Alimentatore, proviamoci ancora.

[fairyvilje]

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Lo schema è piuttosto grosso e sono sicuro che ci siano un bel po' di errori.
In questo post faccio una descrizione qualitativa del funzionamento previsto,
mentre rimando il dimensionamento dei componenti. Lo scopo sarebbe quello di
potermi confrontare e vedere se effettivamente può funzionare.

Per semplificazione ho diviso lo schema in blocchi che possono essere
descritti singolarmente, così che se ci fossero problemi è possibile
isolarli più facilmente.

### Requisiti completi ###
Tensioni in uscita da 13.4, 12, 5, 3.3 V e corrispondenti negative.
Capacità di erogazione di almeno 1 A per ogni uscita, valori eventualmente
da ritoccare.

### Sezione 1 ###
E' la parte di potenza costituita da un adeguato trasformatore, due ponti di
diodi e opportuni condensatori di filtro. In questo modo dispongo di una
tensione di alimentazione duale, non solo per gli opamp ma per una necessità
delle specifiche stesse. Uno switch permette di commutare il funzionamento
da rete a batteria ma l'implementazione è ancora da definirsi.

### Sezione 2 ###
Uno dei miei desideri è quello di utilizzare dei sensori di corrente non
basati sulla classica resistenza di shunt, bensì su un sensore ad effetto
Hall. Un comparatore si occupa di verificare il raggiungimento di una soglia
programmabile.

### Sezione 3 ###
Specchio di corrente per la generazione di una tensione di riferimento non
dipendente dagli sbalzi nella tensione di alimentazione. R1 e R2 servono per
rendere stabili i due rami. R3 definisce il riferimento per la corrente.
Il diodo zener grazie alla sua caratteristica, percorso da una corrente
costante mantiene costante il drop di tensione ai suoi capi. Per motivi che
saranno più chiari in seguito vorrei che la tensione di riferimento sia sopra
ai 2/3 della tensione V+.

### Sezione 4 ###
Un normale buck da dimensionare, con un p-mos affiancato al diodo per limitarne
le perdite.
Dispone di un controllo della corrente con soglia e eventualmente un circuito
di feedback per migliorare le caratteristiche dell'alimentatore.

### Sezione 5 ###
Si tratta del generatore dell'onda a dente di sega (0, 2/3 V+) usata per generare l'onda
quadra che pilota i mosfet. L'inseguitore di tensione serve per disaccoppiare
il generatore.

### Sezione 6 ###
Il transistor si occupa di far scaricare velocemente le sovvratensioni e stabilizza
l'uscita dell'alimentatore. Dovendo essere tarato su una soglia leggermente
superiore alla tensione per riferimento dell'uscita si giustifica la cascata
di inseguitori. I 2/3 di Vout e la tensione di referenza sono sottratti e
questa tensione bufferizzata si somma e quella ai capi di un condensatore, che viene
poi "aggiornato" attraverso R4. Non credo sia molto chiaro e non sono sicuro che
funzioni tutto correttamente...


### Sezione 6 ###
E' la funzione di blocco. Impedisce la generazione dell'onda triangolare
tramite un set/reset pilotato direttamente dai comparatori di soglia per le
correnti e resettato da un pulsante.


Questo è quanto. Se sulla carta può funzionare vedo di proseguire con il dimensionamento.
. Altrimenti spero che possiate aiutarmi in qualche modo :)

[IsidoroKZ]

Sezione 1 non va: tutti e due i ponti forniscono una tensione positiva. Se giri il ponte per avere la tensione negativa ottieni uno splendido cortocircuito . Per avere una tensione duale servono due secondari o almeno una presa centrale.

Altri modi di avere una tensione duale con un solo secondario forniscono correnti molto basse, pochi milliampere, su una delle due alimentazioni.

[DirtyDeeds]

Nella sezione 3 lo specchio di corrente non serve a nulla. L'utilizzo dei sensori di Hall è sconveniente per correnti così basse.

[fairyvilje]

Sezione 1 non va: tutti e due i ponti forniscono una tensione positiva. Se giri il ponte per avere la tensione negativa ottieni uno splendido cortocircuito . Per avere una tensione duale servono due secondari o almeno una presa centrale.

Intendi quelli venduti con il formato 12-0-12 ? Lo zero immagino rappresenti la presa centrale.

Nella sezione 3 lo specchio di corrente non serve a nulla. L'utilizzo dei sensori di Hall è sconveniente per correnti così basse.

Come rendo stabile la corrente che passa nel diodo (o nei diodi in serie) in riferimento ad una tensione non proprio fissa?
Avevo letto che per correnti così basse non è il massimo, ma non ho intenzione di tenere fissa la massima corrente erogabile, in modo da poter gestire carichi più pesanti in futuro. Diciamo che 1 A rappresenta il limite che mi occorre adesso come adesso, ma preferisco sovvradimensionare il tutto, magari non mettere il sensore di hall e apposito toroide ma predisporlo su un eventuale circuito e usare per il momento in tranquillità una resistenza.


Grazie ad entrambi per le risposte, sono state molto utili :)

[edgar]

Come rendo stabile la corrente che passa nel diodo (o nei diodi in serie) in riferimento ad una tensione non proprio fissa?

Senza complicarti troppo la vita potresti usare un riferimento di tensione tipo il TL431 o similari. La caratteristica d'uscita superata la Imin è praticamente verticale.

TL431.jpg (65.78 KiB) Osservato 7576 volte

[fairyvilje]

Penso che potrei optare per questa soluzione vista la praticità, ma comunque il mio scopo finale è capire come risolvere il problema altrimenti prendevo un integrato della TI e mi faceva direttamente tutto lui .

[DirtyDeeds]

Uno specchio di corrente non regola la corrente, si limita a specchiare in uscita la corrente di ingresso e, nel tuo caso, la corrente di ingresso ha la stessa variabilità della tensione di alimentazione. Per stabilizzare la corrente dovresti usare un circuito simile a quello di un riferimento bandgap, e allora tanto vale...

Ci sono circuiti che non vale proprio la pena fare a discreti, i riferimenti di tensione sono uno di quelli: scegli un buon riferimento integrato con una buona regolazione di linea e vivi felice

[fairyvilje]

Affare fatto
Sistemo lo schema con le indicazioni date e inizio a dimensionare i componenti se non ci sono altri problemi :)

[tuxology]

Mi scuso con fairyvilje per l'off topic, è da un pezzo che volevo porre questa domanda e IsidoroKZ me l'ha fatta tornare in mente con la frase: "Altri modi di avere una tensione duale con un solo secondario forniscono correnti molto basse, pochi milliampere, su una delle due alimentazioni.".
Qual è il motivo per cui in configurazioni tipo questa (vedi schema) la corrente prelevabile è limitata?
Quali altre configurazioni sono usabili seppur con il limite della bassa corrente?

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Grazie mille,
Francesco.

[IsidoroKZ]

Qual è il motivo per cui in configurazioni tipo questa (vedi schema) la corrente prelevabile è limitata?

In quello schema la corrente erogata puo` essere la stessa per entrambe le uscite. Per correnti non troppo grandi su entrambe le uscite va bene. Se invece vuoi assorbire parecchia corrente da una delle due hai un raddrizzatore a singola semionda che richiede condensatori di capacita` piu` elevata rispetto al raddrizzamento a doppia semionda e da` degli stress di corrente piu` elevati a diodi, trasformatore e condensatore,

Quali altre configurazioni sono usabili seppur con il limite della bassa corrente?

Stavo pensando a questa configurazione

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L'uscita "principale" e` un normale raddrizzatore a doppia semionda. L'uscita ausiliaria e` un altro raddrizzatore a ponte disaccoppiato in continua da due condensatori che possono essere a film o anche elettrolitici piccolini: in questo caso la polarita` e` quella segnata. Per tirare fuori pochi milliampere per una polarizzazione va bene.