23. Verifica del funzionamento di un chopper

Verifica del funzionamento di un chopper
Marco Coppelli - Bruno Stortoni
23. Verifica del funzionamento di un chopper
Scopo della prova
Verifica sperimentale del funzionamento di un semplice convertitore d.c-d.c.
Materiali e strumentazione
1 basetta per montaggi sperimentali
1 alimentatore 15-30 V
1 oscilloscopio
1 MOSFET di potenza a canale N (BUZ11)
1 accoppiatore ottico HCPL3120 (o equivalente)
1 generatore di segnali (onde quadre)
1 diodo di recupero lento (1N4001)
1 diodo di recupero veloce (UF4006)
1 induttore
alcuni resistori e condensatori
Schema elettrico
Fig. 1 - L’induttore ed il condensatore indicati con ? sono elementi parassiti.
1
Verifica del funzionamento di un chopper
Marco Coppelli - Bruno Stortoni
Esecuzione della prova
Il MOSFET di potenza BUZ11 sopporta 30 A e 50 V. La sua piedinatura è mostrata nella figura 2.
Fig. 2 - Mosfet BUZ11
L’accoppiatore ottico HCPL 3120 ha uno stadio di uscita di potenza. La sua conformazione e
piedinatura sono mostrati in fig. 3.
Fig. 3 - HCPL 3120
Passo 1. Prepara l’alimentatore ad erogare una tensione di 15 V d.c. e poi spegnilo.
Passo 2. Prepara il generatore di segnali in modo che eroghi una tensione con forma d’onda quadra
(ciclo utile del 50%) avente il livello basso a 0 V, il livello alto a +5 V ed una frequenza di 200
kHz.
Passo 3. Monta il circuito secondo lo schema elettrico mostrato. Per ridurre al minimo l’induttanza
e la capacità distribuite lungo il circuito cerca di effettuare collegamenti molto corti. Nella figura
questi elementi parassiti sono indicati con dei punti interrogativi (?).
2
Verifica del funzionamento di un chopper
Marco Coppelli - Bruno Stortoni
Passo 4. Alimenta il circuito con la tensione continua di 15 V e collega il generatore d’onda quadra.
Passo 5. Rileva, mediante l’oscilloscopio, le forme d’onda della tensione sul gate e sul drain del
MOSFET. Per rilevare la corrente di drain usa una sonda di corrente oppure effettua una misura
indiretta inserendo in serie al drain un resistore di piccolo valore; misurando la tensione ai suoi capi
puoi calcolare il valore della corrente.
Passo 6. Misura i tempi di commutazione della tensione di drain e rileva gli effetti dei diversi tempi
di recupero inverso dei due diodi (lento e veloce) montandone prima uno e poi l’altro.
Passo 7. Cambia la resistenza in serie al gate portandola a 100 Ω e misura di nuovo i tempi di
commutazione.
Passo 8. Misura la tensione media ai capi del carico da 270 Ω ed il valore del ripple.
Passo 9. Esegui le stesse misure del punto 8 con due diversi valori della resistenza di carico: 100 Ω
e 1 kΩ.
Passo 10. Ricolloca il resistore da 270 Ω e valuta l’effetto sulla tensione e sul ripple variando il
ciclo utile dell’onda quadra da un minimo del 20% ad un massimo dell’80%.
Passo 11. Presenta i risultati mediante grafici o tabelle.
3