Da 12V a 5V e 2A Regolatore DC - DC

[mrflower]

Salve a tutti gli utenti del forum,

il mio problema è quello di abbassare una tensione continua di 12V per portarla a 5V stabili e al contempo riuscire a fornire 2A. Ora, questo a dire il vero non è il vero problema poiché con una semplice ricerca parametrica sono arrivato a trovare un dispositivo che fa al caso mio, ossia:

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/lt0123.pdf

La questione è che tutto rientra all'interno di un progetto per un esame universitario e dovrei dunque giustificare la mia scelta oltre che in termini dei meri valori di tensione e corrente. Quello che vi sto chiedendo è se poteste aiutarmi a stilare una panoramica dei dispositivi che possono fare al caso mio, ad esempio: per conversioni DC - DC ci sono gli switching e i lineari, sono fatti così, ecc. ecc.
Purtroppo cercando in rete ho trovato poco a livello didattico e molto a livello commerciale. Se poteste indirizzarmi su qualche libro o articolo dove questi argomenti sono trattati bene vi sarei grato, anche perché c'è la possibilità che debba progettare io stesso il regolatore.

Spero di essere stato chiaro nell'esposizione del problema, altrimenti chiedetemi pure chiarimenti

e grazie in anticipo!

[marco438]

In attesa di ulteriori suggerimenti, potresti intanto leggere questo articolo che riguarda gli switching e questo concernente gli alimentatori lineari.

[richiurci]

ciao mrflower.

I regolatori lineari sono molto usati ed è un approccio economico. Il principale svantaggio è però che di fatto sono una regolazione "resistiva" o meglio totalmente dissipativa, nekl tuo caso per esempio verrebbero dissipati (12-5) x 2 = 14W che non sono pochi.

Se vuoi mi permetto di linkare questo 3d che avevo iniziato tempo fa per spiegare in maniera molto elementare la differenza tra lineari e switching:

http://www.energeticambiente.it/elettro ... ching.html

[mrflower]

Vi ringrazio entrambi, Marco e Richiurci per la pronta risposta! Ora leggo ciò che mi avete linkato.

Per quanto riguarda la dissipazione dei lineari, è vero, non è trascurabile perché in pratica loro "sprecano" la tensione in eccesso a quanto ho capito, a differenza degli switching che hanno efficienze prossime al 90%. È possibile che il piccolo dissipatore montato sul circuito integrato del regolatore vada in crisi con 14W?

[marco438]

È possibile che il piccolo dissipatore montato sul circuito integrato del regolatore vada in crisi con 14W?

Non ho capito a cosa ti riferisci, se al regolatore che hai citato nel primo post o ad altri generici.

[mrflower]

Dico in generale... Il solo problema di questi regolatori integrati sarebbe la dissipazione di calore, esatto? Penso comunque che uno come quello che ho linkato nel primo post sia comunque progettato per sostenere al meglio tale dissipazione visto che accetta tensioni fino a 20V e stabilizza a 5V ed eroga correnti fino a 3A, dunque in teoria dovrebbe essere progettato per sostenere fino a (20 - 5)*3 = 45W dissipati? Il mio ragionamento è corretto?
Oppure ho bisogno di un dissipatore a parte da montare sul regolatore per dissipare una potenza che nel mio caso sarebbe di circa 14W?

[marco438]

Non ho letto il datasheet di quell'integrato ma, fargli dissipare la bellezza di 45W mi pare quanto meno utopico.
Vero che in ingresso accetta quella tensione massima ma e' anche vero che la resa ottimale si ottiene limitando al massimo la tensione d'ingresso sulla base di quella che si vuole ottenere e tenuto conto del drop-out.
Se per esempio il regolatore ha un drop-out di 2V a 2A e si vuole ottenere in uscita 5V, si dovrebbe limitare la tensione d'ingresso a 8V; questo per ottenere il minimo di dissipazione ed il regolare funzionamento dell'integrato e del circuito stesso.
Naturalmente sto parlando di circuiti lineari; per quelli a commutazione il discorso e' diverso.
Ti consiglio comunque di leggerti i due articoli che ho consigliato e, dopo, cercare di fare domande mirate per farci capire che cosa non ti e' chiaro.

[mrflower]

Ok, farò così :)

Anche se il mio obiettivo era comunque quello di avere una panoramica più chiara sulle differenze tra lineari e switching (sono gli unici due tipi di regolatori che possono fare al caso mio?) in modo da buttare anche giù le basi per un'eventuale progettazione piuttosto che l'utilizzo dell'integrato.

Comunque sto leggendo gli articoli consigliati e dopo vi farò sapere con precisione :)

[richiurci]

mrflower, per calcolare la potenza dissipabile subentrano ben altre considerazioni.

In particolare la resistenza termica tra giunzione e case (vedi datasheet) e tra case e ambiente, che dipende dal radiatore usato.

Dal tuo data sheet nel package TO220 vedi Rth di 4 °/W massimo; solo lei ti alzerebbe con 45W la temperatura di giunzione di 45x4= 180° rispetto all'ambiente (mentre la giunzione deve stare sotto i 150°).

Parlando di TO220, più "pratici", i radiatori offrono Rth intorno ai 6-7 °/W.

Quindi tra Rth del componente e Rth del radiatore arrivi a 11-12°/W.

Con ambiente a 50°C potrai dissipare CIRCA (150-50) / 12 = 8W !!

Altro che 45!

Come regola generale direi che è veramente difficile dissipare su componenti di quel tipo più di 8-10W.

Questo è uno dei motivi per i quali con alti deltaV e/o alte correnti si va spesso sugli switching.

La potenza dissipata oltre a costare è anche difficile da gestire!