2 Alimentazione
In un convertitore di potenza l’alimentazione rappresenta un elemento fondamentale di tutto il
progetto. L’alimentatore deve essere in grado di fornire il livello di tensione e la corrente necessaria
a garantire il corretto funzionamento del dispositivo.
Come mostrato in figura 1 è necessario, inoltre, realizzare per ogni ramo due alimentazioni separate
una per lo switch superiore ed una per quello inferiore. Ciò si rende necessario per evitare di
cortocircuitare l’emettitore dell’IGBT1 con il punto -Vdc (figura 2).
+Vdc
Alimentazione 1
IGBT1
GND1
Alimentazione 2
IGBT2
GND2
-Vdc
Fig.1 - Alimentazione corretta degli switchs di uno stesso ramo
+Vdc
Va
IGBT1
GNDa
Va
IGBT2
GNDa
-Vdc
Fig.2 – Alimentazione errata degli switchs di uno stesso ramo
Alimentazione
Alimentazion
GND2
GND2
-Vdc
Fig.3 - Alimentazione degli switchs inferiori
Per quanto riguarda, invece, l’alimentazione degli switchs inferiori è sufficiente utilizzare (per
piccole potenze) un unico alimentatore in quanto gli emettitori si trovano comunque allo stesso
potenziale –Vdc(figura 3).
2.1 Realizzazione di un alimentatore
Lo schema a blocchi di un alimentatore comprende (figura 4):
•
•
•
•
trasformatore, che provvede ad abbassare la tensione di rete al valore desiderato e a realizzare
un isolamento elettrico tra la rete e la sorgente continua;
raddrizzatore, che converte la tensione alternata in uscita al trasformatore in una tensione
pulsante a valore medio diverso da zero;
filtro, che provvede a livellare la tensione pulsante;
stabilizzatore, che provvede a mantenere costante la tensione livellata.
Fig.4 – Schema a blocchi di un alimentatore
La descrizione del blocco raddrizzatore e del filtro capacitivo è stata affrontata ampiamente in
precedenza; per cui, verrà ora affrontato solo il problema della stabilizzazione della tensione.
2.1.1 Stabilizzatore
Un circuito stabilizzatore molto semplice può essere realizzato sfruttando la caratteristica del diodo
Zener.
I
R
Vz
Vz
V
(a)
(b)
Fig.5 – a) Caratteristica del diodo Zener; b) Stabilizzatore con diodo Zener
RL
Se si considera lineare la caratteristica del diodo nella zona di breakdown, la tensione ai capi del
carico sarà uguale a:
VL=VZ+rZiZ
Dove: VZ è la tensione di breakdown, rZ è la resistenza interna del diodo, iZ è la corrente assorbita
dal diodo.
Affinché il circuito stabilizzatore funzioni correttamente, la resistenza R deve essere dimensionata
opportunamente; deve avere un valore tale da limitare la corrente che viene assorbita dal diodo ma
nello stesso tempo deve garantire il passaggio della corrente assorbita dal carico.
Il limite principale di questo tipo di stabilizzatore è legato alla potenza massima dissipabile dal
diodo.
Nella maggior parte delle applicazioni si preferisce utilizzare un altro tipo di stabilizzatore; è un
integrato in genere a tre piedini che oltre a regolare in maniera molto precisa la tensione di uscita è
in grado di erogare potenze superiori rispetto ai diodi zener.
Ingresso
IN
OUT
Tensione
stabilizzata
COM
Fig.6 – Schema di collegamento di un integrato stabilizzatore a tre piedini
Esistono in commercio molti modelli di stabilizzatori; la serie più comune è la ‘78’ a tensione fissa
positiva e la ‘79’ a tensione fissa negativa.
In tabella 1 sono riportati gli intervalli di tensione e i valori di corrente per ciascun modello della
serie ‘78’.
Tabella1
Modello
Corrente
Tensione
78 L XX
100mA
2.6 a 24V
78 C XX
500mA
8 a 24V
78 M XX
500mA
5 a 24V
78 XX
1A
5 a 24V
78 H XX
5A
5; 12; 15V
79 M XX
500mA
-5 a –24V
79 XX
1A
-5 a –24V
2.2 Alimentatore a due uscite isolate
Regolatore
220V
V1
Regolatore
V2
Fig.7 – Schema elettrico di un alimentatore a due uscite isolate
2.3 Realizzazione di un alimentatore a tre uscite: ±15V, 5V, 1A
Si vuole realizzare un alimentatore a tre uscite: ±15V, 5V, 1A
Lo schema generale di un alimentatore duale ( a doppia uscita ) è mostrato in figura:
Regolatore
78XX
220V
+
+
+V
-V
+
+
Regolatore
79XX
Fig.8 – Schema elettrico di un alimentatore duale
Per ottenere la terza uscita di 5V si sfrutta l’uscita +15V aggiungendo uno stadio stabilizzatore
come in figura:
Regolatore
7805
+15V
+
+
+5V
Fig.9 – Schema di collegamento dello stabilizzatore di tensione a 5V
Lista dei componenti:
Trasformatore doppia uscita 12VA
Regolatore di tensione 7805
Regolatore di tensione 7815
Regolatore di tensione 7915
Condensatori elettrolitici 47µF, 30V
Condensatori poliestere 100nF
