Alimentatore con uscita variabile

Alimentatore con uscita variabile

Obiettivo: realizzare un alimentatore con l’uscita di tensione regolabile tra un valore minimodi circa 0 ed un valore massimo pari a circa 15V e con una corrente massima erogabi 242e48c le di 1A.

Il circuito:

Componenti:

C1              2200uF                 Condensatore elettrolitico 50V

C2                 10uF                 Condensatore elettrolitico 50V

C3                 22uF                 Condensatore elettrolitico 50V

C4               100nF                 Condensatore plastico

D1                                          Led rosso

D2, D3     1N4001                  Diodo

PR1       3A, 100V                  Ponte raddrizzatore

R1                330Ω                 1/4W

R2              2,2KΩ                 Potenziometro lineare

R3                 1KΩ                 Trimmer

R4              1,8KΩ                  1/4W

U1          LM317K                  Regolatore variabile

Schema a blocchi:

 

Utilizzando un trasformatore per diminuire il valore picco-picco della tensione di rete, si utilizza un ponte di Gretz per raddrizzare l’onda sinusoidale in una doppia semionda; con i condensatori si impediscono disturbi dalla variazione di tensione di rete e dalle variazioni del carico. I diodi D2 e D3 servono per facilitare la scarica dei condensatori C2 e C3 quando per esempio avviene un cortocircuito. Il regolatore di tensione utilizzato è LM317K, in grado di fornire una tensione variabile da circa 0 a 15V; si può schematizzare nel seguente modo:

Il regolatore è realizzato in modo da mantenere costante la tensione fra il terminale di uscita OUT e ADJ.

Questa tensione viene chiamata V_REF ed è pari a 1,25V.

Per il partitore di uscita vale quindi l’espressione:

V_O=V_REF+R₂*(I_ADJ+V_REF/R₁)=V_REF*(1+R₂/R₁)+R₂*I_ADJ

Siccome il valore della I_ADJ è piuttosto basso circa 100uA, è possibile trascurare nell’equazione il secondo addendo, sicché si può scrivere:

V_O=1,25*(1+R₂/R₁)

In condizioni di minima erogazione di corrente, cioè a tensioni elevate all’uscita (15V), la potenza dissipata si abbassa in base alla relazione:  P_D=(V_i-V_O)*I_O.

Realizzazione: Dopo aver disegnato lo schema elettrico su un foglio, si ridisegna il circuito sul DRAFT ORCAD assegnando i moduli adeguati ai componenti, poi su DOS creiamo la NETLIST che carichiamo sul PCB e riposizionano i componenti come nello sbroglio a mano. Stabilita la posizione dei componenti e le piste di collegamento fra essi, si stampa il master del PCB, cioè il disegno delle piste, su la carta da lucido. Per fare questo dobbiamo creare il file di PLOT che viene utilizzato da un simulatore di plot per stampare il disegno anche con una normale stampante. Dopo questo, si procede con la fase di realizzazione del circuito stampato tramite il processo fotolitografico. Per prima cosa si pulisce la basetta di rame con della lana di acciaio e dell’alcool, per togliere le impronte e l’unto delle dita. Si applica il fotoresist uniformemente su tutta la superficie; successivamente si fa seccare in un forno a 100°C, poi si lascia raffreddare al buio.

Poi si mette la piastra e la carta lucida con il disegno delle piste sulla base della macchina a raggi ultravioletti in modo da far polimerizzare il fotoresist sul rame della basetta. Il fotoresist non polimerizzato si può asportare  ponendo la basetta in una soluzione di acqua e soda caustica.

L’ultima fase comprende l’asporto della parte di rame in cui il fotoresist non era polimerizzato, cioè che non appartiene alle piste. Questo si effettua con la macchina per l’incisione, la quale spruzza sulla piastra acido cloridrico che corrode il rame. Finita questa fase possiamo forare la basetta con il trapano. Per il potenziometro e il trimmer abbiamo dovuto fare fori leggermente più grossi, perché hanno i piedini più larghi.

Collaudo: applichiamo all’uscita dell’alimentatore un multimetro per misurare tensione e corrente con un carico variabile, in cui la tensione deve rimanere il più costante possibile.