ALIMENTATORI LINEARI STABILIZZATI
Con Diodo Zener
Il modo più semplice ed economico , ma non il migliore, per stabilizzare una tensione è quello di
usare una cella stabilizzatrice a diodo Zener.
Lo schema è quello già visto a proposito dei Diodi Zener a cui si rimanda
L’alimentatore NON stabilizzato, ad es a filtro capacitivo, che lo
precede può avere
r = 20 – 30 %
Per il suo progetto ricordare che NON bisogna calcolare
RL = Vo(AV)/Io(AV) bensì
RL = Vcc / ( Io + Iz)
Quando la Io è elevata e/o subisce delle variazioni sensibili, si può usare un BJT come
amplificatore di corrente, al fine di rendere Iz piccola e con basse variazioni: si aumenta così la
regolazione e si possono usare Zener di piccola potenza: facile da reperire e poco costosi.
Il BJT lavora nella zona attiva, nella
quale VBE = 0,7 V (circa) e
IE = (hFE +1)IB = hFE IB (circa)
Spesso al posto di hFE si da il suo
β: sono concettualmente diversi ma
simili nel valore
IE = IUSCITA
VUSCITA = Vz - VBE da cui Vz =
VUSCITA + VBE
IB = IUSCITA / hFE
Iz = 0,2 (Pz / Vz)
IR1 = IB + Iz
R1 = (Vcc – Vz) / IR1
PR1 = R1 IR12
PTR1 = (Vcc - VUSCITA) IUSCITA
Esempio:
Vcc = 12 V; VUSCITA = 9 V; IUSCITA = 1 A
1
Vz = 9 + 0,7 = 9,7 V ; scelgo uno zener da Vz = 10 V ½ W => VUSCITA = 9,3 V
Iz = 0,2 (500 mW/ 10 V) = 10 mA
IB = 1 A / (50+1) = 20 mA ( supponendo hFE = 50 )
IR1 = 20 +10 = 30 mA
R1 = (12 – 10) / 30m = 67 Ω ; con Potenza = 67 * (30 10-3)2 = 60 mW => 1/4 W
PTR1 = (12 – 9,3) 1 = 2,7 W ; scelgo in BJT con Ic = 1 A; hFE = 50; P = 3 W
I Limiti della stabilizzazione tramite Zener sono la scarsa regolazione rispetto alla temperatura,
alle variazioni del carico e della linea di alimentazione. Inoltre le tensioni ottenibili sono limitate a
quelle normalizzate dei diodi Zener e allo loro tolleranza.
Volendo migliorare la situazione occorre andare verso sistemi più complessi ed a catena chiusa,
ossia tramite retroazione, mentre fin’ora la
regolazione era a catena aperta.
Si deve cioè misurare la tensione di uscita ed agire
sul regolatore in modo da correggere eventuali
variazioni, qualunque sia la loro causa. E’ un
classico argomento di Controlli Automatici
(Sistemi).
Si possono realizzare dei regolatori in
controreazione con componenti discreti
(amplificatori operazionali, transistor, diodi ecc)
ma è più conveniente utilizzare appositi circuiti
integrati.
Regolatori Integrati di Tensione Fissa Positiva e Negativa
SERIE 78xx: tensione positiva
I regolatori della serie 78xx permettono di ottenere delle tensioni positive stabilizzate a valori fissi.
Tali valori di tensioni sono indicati con due numeri, nella sigla del componente, dopo i numero
"78".
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie della 78xx: la 78xx stessa e la 78Lxx. La differenza
riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1A e fino a 100mA,
rispettivamente.
Infine, può essere utile sapere che il ripple, l'odulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero 10.000 volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di di soli 0,5mV!
Nelle tabelle si possono vedere le caratteristiche per ciascuna sotto-serie.
MODELLO
7805
Vin- Vin- Iout- Iouttensione del potenza del
Vout
min max min max
trasformatore trasformatore
[V]
[V] [V] [mA] [mA]
5
7
20
10
1000 circa 7 volt
circa 8 watt
2
7808
8
10
23
10
1000 circa 10 volt circa 12 watt
7809
9
11
24
10
1000 circa 13 volt circa 15 watt
7812
12
14
27
10
1000 circa 15 volt circa 20 watt
7815
15
17
30
10
1000 circa 18 volt circa 25 watt
7818
18
7824
24
26
29
10
1000 circa 30 volt circa 40 watt
78L05
5
7
20
1
100
L7875
7,5
78L08
8
10
23
1
100
78L09
9
11
24
1
100
78L12
12
14
27
1
100
78L15
15
17
30
1
100
circa 24 volt circa 30 watt
circa 10 volt circa 12 watt
Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito elettronico completo di un regolatore di tensione
positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori dei componenti consigliati.
C1= 10-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= regolatore di tensione positiva.
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere
maggiore di quello di C3, per evitare di
danneggiare IC1.
Un trucco
A volte può capitare di aver bisogno di un valore di tensione leggermente superiore alla tensione del
regolatore. Per esempio, 5,6 Volt, oppure 6,2 Volt o altri ancora...
Questo è possibile anche senza dover usare un regolatore di tensione positiva variabile, come
l'LM317. Mediante un piccolo trucco è possibile usare ancora la serie 78xx: il disegno posto qui
sotto, mostra come fare...
C1= 10-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
D1= 1N4007 (con serie 78xx), 1N4148 (con serie
78Lxx)
IC1= regolatore di tensione positiva.
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere
maggiore di quello di C3, per evitare di
danneggiare IC1.
3
Come si può vedere, è stato aggiunto un diodo tra il terminare di Massa del circuito integrato e la
massa vera e propria. Per capire come sia possibile ottenere una tensione superiore a quella
nominale, basta pensare che Vout è calcolata rispetto al terminale di Massa del circuito inategrato,
ma Vout è riferita alla massa del circuito. Il valore di 0,6 Volt aggiunto al valore in uscita è proprio
la caduta introdotta dal diodo. Se ci cono più diodi, la tensione in uscita aumenta con passo di
0,6Volt, rispetto al valore nominale.
Ecco la formula: Vout = Vout(nominale di IC1) + n°(diodi) * 0,6
ESEMPIO 1: IC1=7812, 1 solo diodo, si ha che Vout=12,6Volt.
ESEMPIO 2: IC1=7805, 3 diodi, si ha che Vout=6,8Volt.
Piedinatura e contenitori
Le due sotto-serie 78xx e 78Lxx, non solo
differiscono per la diversa corrente massima in
uscita, ma anche per il contenitore e per la
piedinatura, cosa cui prestare molta attenzione.
Qui sotto sono riportate queste importanti
informazioni.
Ricordo che nell'78xx, il dissipatore metallico è
collegato al piedino centrale, ovvero al segnale di
massa.
SERIE 79xx: tensione negativa
I regolatori della serie 79xx permettono di ottenere delle tensioni negative stabilizzate a valori fissi.
Tali valori di tensioni sono indicati con due numeri, nella sigla del componente, dopo i numero
"79".
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie della 79xx: la 79xx stessa e la 79Lxx. La differenza
riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1,5A e fino a 100mA,
rispettivamente.
Infine, può essere utile sapere che il ripple, l'odulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero 10.000 volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di di soli 0,5mV!
Nelle tabelle si possono vedere le caratteristiche per ciascuna sotto-serie.
MOD
ELLO
Vout
[V]
Vin min
[V]
Vin max
[V]
Iout min
[mA]
Iout max
[mA]
05
-5
-7
-20
10
1500
7912
-12
-14
-27
10
1500
7915
-15
-17
-30
10
1500
4
79L05
-5
-7
-20
1
100
79L12
-12
-14
-27
1
100
79L15
-15
-17
-30
1
100
Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito
elettronico completo di un regolatore di tensione
positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori
dei componenti consigliati.
C1= 10-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= regolatore di tensione positiva.
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere
maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.
Un trucco
A volte può capitare di aver bisogno di un valore di tensione leggermente superiore alla tensione del
regolatore. Per esempio, 5,6 Volt, oppure 6,2 Volt o altri ancora...
Questo è possibile anche senza dover usare un regolatore di tensione positiva variabile, come
l'LM317. Mediante un piccolo trucco è possibile usare ancora la serie 78xx: il disegno posto qui
sotto, mostra come fare...
C1= 10-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
D1= 1N4007 (con serie 78xx), 1N4148 (con serie
78Lxx)
IC1= regolatore di tensione positiva.
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere
maggiore di quello di C3, per evitare di
danneggiare IC1.
Come si può vedere, è stato aggiunto un diodo tra il terminare di Massa del circuito integrato e la
massa vera e propria. Per capire come sia possibile ottenere una tensione superiore a quella
nominale, basta pensare che Vout è calcolata rispetto al terminale di Massa del circuito inategrato,
ma Vout è riferita alla massa del circuito. Il valore di 0,6 Volt aggiunto al valore in uscita è proprio
la caduta introdotta dal diodo. Se ci cono più diodi, la tensione in uscita aumenta con passo di
0,6Volt, rispetto al valore nominale.
Ecco la formula: -Vout = -Vout(nominale di IC1) - n°(diodi) * 0,6
ESEMPIO 1: IC1=7912, 1 solo diodo, si ha che Vout=-12,6Volt.
ESEMPIO 2: IC1=7905, 3 diodi, si ha che Vout=-6,8Volt.
Piedinatura e contenitori
5
Le due sotto-serie 79xx e 79Lxx, non solo differiscono
per la diversa corrente massima in uscita, ma anche per il
contenitore e per la piedinatura, cosa cui prestare molta
attenzione. Qui sotto sono riportate queste importanti
informazioni.
Ricordo che nell'79xx, il dissipatore metallico è
collegato al piedino centrale, ovvero al segnale
d'ingresso.
Regolatori Integrati Di Tensione Variabile, Positiva E Negativa
I regolatori di tensione variabile più usati sono: LM317 e LM337, rispettivamente per la tensione
positiva e negativa, prodotti dalla National Semiconductor: www.national.com.
Vediamo da più vicino questi componenti...
LM317: tensione positiva.
I regolatori di tipo LM317 permettono di ottenere delle tensioni positive variabili a piacimento,
mediante solo due resistenze.
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie del circuito integrato LM317: LM317 e LM317L.
La differenza riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1,5A e fino a 100m
Questo integrato ha dimensioni identiche a un transistor di media potenza (TO220), nei Data-Book
sono riportate poche caratteristiche:
Max Volt input/output……………. 40 Volt
Dropout Volt………………….…… 3Volt
Minina tensione uscita……………. 1,25 Volt
Max corrente uscita……………….. 1,5 Amper
Max potenza dissipabile…………... 15 Watt
Ripple in uscita…………………….- 80 dB
Può essere utile sapere che il ripple, l'ondulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero 10.000 volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di soli 0,5mV!
Infine la potenza massima dissipabile è di 15W: per basse tensioni in uscita, è necessario prestare
un po' di attenzione per stabilire la massima tensione in ingresso, tenendo contro della corrente che
si andrà a prelevare...
Nella tabella si possono vedere le principali caratteristiche per ciascuna sotto-serie.
MODELLO
Vout-min
[V]
Vout-max
[V]
(Vout-Vin)min (Vout-Vin)max
[V]
[V]
LM317
1,25
37
3
LM317L
1,25
37
3
Iout-min
[mA]
Iout-max
[mA]
40
3,5
1500
40
3,5
100
Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito elettronico completo di un regolatore di tensione
positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori dei componenti consigliati.
Il diodo D1 serve per scaricare il condensatore C3 durante lo spegnimento, in modo che non venga
6
danneggiato il circuito integrato; D2 per scaricare C4 in caso di corto circuito in uscita. C4
stabilizza la tensione di regolazione sul terminale "R".
La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene
consigliato dalla casa costruttrice.
C'è una formula (semplificata) per determinare Vout, nota R2, tenendo conto che Vout è espresso in
Volt e R2 in Ohm:
Vout= 1,25 * ( 1 + R2 / R1 )
Conoscendo invece Vout è possibile risalire al valore di R2, mediante la formula posta sotto,
tenendo conto che R2 è espresso in Ohm, Vout in Volt:
R2= ( (Vout/1,25) - 1 ) * R1
Il valore di R2 calcolato, difficilmente corrisponderà ad uno standard. Così è necessario scegliere il
valore standard più vicino e poi usare la prima formula e ricavare la tensione Vout con il valore
standard di R2 e così si valuta di quando Vout differisce dal valore che si voleva ottenere. Per
diminuire ancora di più tale scarto, è possibile variare leggermente il valore di R1, scegliendo tra
270 Ohm e 560 Ohm.
Lo scarto in percentuale può essere calcolato mediante la seguente formula:
100 (valore reale - valore ideale)/ valore reale
Per R1 e R2 si possono usare delle normali
resistenze da 1/4 di Watt.
R1 = 220 Ohm da 1/4 W
R2= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF (è il filtro capacitivo!!)
C2= 100 nF
C3= 1-10uF (stab. il valore voluto, il “set point”)
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di
danneggiare IC1.
C2 = Condensatore ceramico (meglio)o poliestere da collegare vicinissimo al terminale E e la
massa per evitare auto oscillazioni (il circuito è internamente retroazionato !!!!)
ESEMPIO: Si vuole ottenere una tensione di 3,3Volt. Applicando la seconda formula si ottiene R2=
360 Ohm, valore non standard, dato che i valori più vicini sono 330 Ohm e 390 Ohm. Con i due
valori standard, vediamo i valori reali di tensione in uscita, che sono rispettivamente di: 3,125V e
3,466V. Il valore degli scarti sono rispettivamente: 17,5% e 16,6%. Così appare evidente che il
valore migliore è di 390 Ohm. Cambiando il valore di R1, è possibile avvicinarsi al valore di
tensione richiesta.
7
Per ottenere una tensione fissa
precisa si applica un trimmer
(R3) da 1000-2200 Ohm in
serie a R2
MAGGIORE CORRENTE IN USCITA.
A volte può capitare di aver bisogno di una maggiore
corrente in uscita, superiore a 1,5 A, valore massimo
che può fornire il circuito integrato LM317...
Questo è possibile aggiungendo un transistor PNP di
potenza (per esempio 2N2905), come è possibile
vedere nel disegno posto qui sotto...
R1= 220 Ohm da 1/4 di Watt
R2= vedere testo
R3= 22-33 Ohm, 3 W
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
T1= Transistor PNP di potenza, per esempio, TIP42C della Fairchild o altri.
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del
condensatore C1 deve essere
maggiore di quello di C3, per
evitare di danneggiare IC1.
Inoltre in presenza di un
cortocircuito LM 317 si
protegge da solo, i transistor
di potenza no.!!!!
Per correnti ancora
maggiori,si può collegare in
8
parallelo due transistor di potenza PNP con una generosa aletta di raffreddamento.
R3 = 68 ohm 3 W
R4 – R5 = res a filo da 0,1 ohm 7 – 9 W (equalizzano la corrente tra i due BJT)
TR1 – TR2 = Transistor di potenza PNP
REGOLATORE DI CORRENTE POSITIVA REGOLABILE.
Un uso un po' particolare del circuito integrato LM317 è quello di regolatore di corrente (variabile),
usando solamente un resistore di adeguata potenza...
Fissando R1, espresso in Ohm, è possibile calcolare la corrente in uscita, in Ampere, grazie la
seguente formula::
Iout= 1,25 / R1
Se invece si vuole calcolare il valore della resistenza, conoscendo la corrente Iout, si può usare la
formula posta qui sotto:
R1= 1,25 / Iout
Utilizzando la formula appena vista, per un dato valore di corrente richiesto, spesso e volentieri il
valore di R1 non è standard. Così bisogna usare la prima formula e si può varificare lo scarto di
valore tra quello appena calcolato e quello richiesto. Lo scarto in percentuale può essere calcolato
mediante la seguente formula:
%= 100 * (1 * (valore ideale - valore reale))
Inoltre è da considerare la potenza massima, espressa in Watt, che la resistenza R1 è in grado di
dissipare senza danni:
Pdiss= R1 * Iout * Iout
Ottenuto il valore è necessario calcolare un valore
standard pari anche a 5 volte quello ottenuto.
R1= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere
maggiore di quello di C3, per evitare di
danneggiare IC1.
ESEMPIO: Si vuole ottenere una corrente di 600mA= 0,5 A. Applicando la seconda formula si
ottiene R1= 2,08 Ohm. Chiaramente non è un valore standard: quello che più si avvicina è 2,2 Ohm.
Usando la prima formula si
ottiene una corrente reale di
9
570mA, ovvero uno scarto di 30mA, a cui corrisponde un valore del 5%.
Se si utilizza tre resistenze R1 o più e un commutatore si possono prelevare diverse correnti costanti
Generatore con più di 1,5 Amper
PIEDINATURA E CONTENITORI.
I circuiti integrati LM317 e LM317L, non solo differiscono per la diversa corrente massima in
uscita, ma anche per il contenitore, invece la piedinatura rimane la stessa.
Ricordo che nell'LM317, il dissipatore metallico è collegato al piedino centrale, ovvero al segnale
di uscita.
LM337: tensione negativa.
I regolatori di tipo LM317 permettono di ottenere delle tensioni positive variabili a piacimento,
mediante solo due resistenze.
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie del circuito integrato LM317: LM317 e LM317L.
La differenza riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1,5A e fino a
100mA, rispettivamente.
Può essere utile sapere che il ripple, l'odulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero -10.000
volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di di soli 0,5mV!
Infine la potenza massima dissipabile è di 15W: per basse tensioni in uscita, è necessario prestare
un po' di attenzione per stabilire la massima tensione in ingresso, tenendo contro della corrente che
si andrà a prelevare...
Nella tabella si possono vedere le principali caratteristiche per ciascuna sotto-serie.
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MODELLO
Vout-min
[V]
Vout-max
[V]
(Vout-Vin)min (Vout-Vin)max
[V]
[V]
LM337
-1,25
-37
-3
LM337L
-1,25
-37
-3
Iout-min
[mA]
Iout-max
[mA]
-40
-3,5
-1500
-40
-3,5
-100
Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito elettronico completo di un regolatore di tensione
positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori dei componenti consigliati.
Il diodo D1 serve per scaricare il condensatore C3 durante lo spegnimento, in modo che non venga
danneggiato il circuito integrato; D2 per scaricare C4 in caso di corto circuito in uscita. C4
stabilizza la tensione di regolazione sul terminale "R".
La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene
consigliato dalla casa costruttrice.
C'è una formula (semplificata) per determinare Vout, nota R2, tenendo conto che Vout è espresso in
Volt e R2 in Ohm:
Vout= -1,25 * ( 1 + R2 / R1 )
Conoscendo invece Vout è possibile risalire al valore di R2, mediante la formula posta sotto,
tenendo conto che R2 è espresso in Ohm, Vout in Volt:
R2= ( (-Vout/1,25) - 1 ) * R1
Il valore di R2 calcolato, difficilmente corrisponderà ad uno standard. Così è necessario scegliere il
valore standard più vicino e poi usare la prima formula e ricavare la tensione Vout con il valore
standard di R2 e così si valuta di quando Vout differisce dal valore che si voleva ottenere. Per
diminuire ancora di più tale scarto, è possibile variare leggermente il valore di R1, scegliendo tra
270 Ohm e 560 Ohm.
Lo scarto in percentuale può essere calcolato mediante la seguente formula:
%= 100 * (1 * (valore ideale - valore reale))
Per R1 e R2 si possono usare delle normali
resistenze da 1/4 di Watt.
R1= 220 Ohm da 1/4 di Watt
R2= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
IC1= LM337 o LM337L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di
danneggiare IC1.
11
REGOLATORE DI CORRENTE NEGATIVA REGOLABILE.
Un uso un po' particolare del circuito integrato LM317 è quello di regolatore di corrente variabile,
usando solamente un resistore di adeguata potenza...
Fissando R1, espresso in Ohm, è possibile calcolare la corrente in uscita, in Ampere, grazie la
seguente formula::
Iout= -1,25 / R1
Se invece si vuole calcolare il valore della resistenza, conoscendo la corrente Iout, si può usare la
formula posta qui sotto:
R1= -1,25 / Iout
Utilizzando la formula appena vista, per un dato valore di corrente richiesto, spesso e volentieri il
valore di R1 non è standard. Così bisogna usare la prima formula e si può varificare lo scarto di
valore tra quello appena calcolato e quello richiesto. Lo scarto in percentuale può essere calcolato
mediante la seguente formula:
%= 100 * (1 * (valore ideale - valore reale))
Inoltre è da considerare la potenza massima, espressa in Watt, che la resistenza R1 è in grado di
dissipare senza danni:
Pdiss= R1 * Iout * Iout
Ottenuto il valore è necessario calcolare un valore standard pari anche a 5 volte quello ottenuto.
R1
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= LM337 o LM337L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere
maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare
IC1.
PIEDINATURA E CONTENITORI.
Le due sotto-serie LM337 e LM337L, non solo
differiscono per la diversa corrente massima in
uscita, ma anche per il contenitore e per la
piedinatura, cosa cui prestare molta attenzione. Qui
sotto sono riportate queste importanti informazioni.
Ricordo che nell'LM337, il dissipatore metallico è
collegato al piedino centrale, ovvero al segnale
d'ingresso.
12
L'integrato LM317
ultimo aggiornamento 15 ottobre 2007
Questo integrato, che ha dimensioni identiche a quelle di un normale transistor di media potenza tipo TO.220, dispone
di tre soli piedini (vedi fig.1).
Data-book
Figura 1
- II piedino di Entrata, indicato E oppure Vin, riceve la tensione positiva da stabilizzare, che viene prelevata da un
ponte raddrizzatore provvisto del suo condensatore elettrolitico di livellamento.
- II piedino di Regolazione, indicato R oppure ADJ, viene utilizzato per variare la tensione d'uscita sul valore
desiderato.
- II piedino di Uscita, indicato U oppure Vout, e quello da cui si preleva la tensione stabilizzata.
In tutti i Data-Book sono riportate per LM.317 queste poche e sommarie caratteristiche tecniche:
Max Volt input/output
Dropout Volt
Minima tensione uscita
Volt Max corrente uscita
Max potenza dissipabile
Ripple in uscita
40 Volt
3 Volt
1,25 Volt
1,5Amper
15 Watt
-80 dB
13
L'articolo presente in questa pagina è tratto
dall'ottima rivista Nuova Elettronica N°169170 pubblicato nel mese di Febbraio-Marzo
1994.
Titolo originale "L'INTEGRATO
stabilizzatore UNIVERSALE LM.317".
Max Volt input/output: Molti ritengono che questo valore indichi la massima tensione applicabile sull'ingresso
dell'LM.317.
AI contrario questo integrato accetta sull'ingresso anche tensioni di 60 - 80 - 100 Volt, perchè la differenza tra la
tensione, applicata sull'ingresso e quella prelevata sull'uscita non risulti maggiore di 40 Volt.
Per spiegarvi meglio cosa si intende con questa differenza, vi portiamo qualche esempio.
Se sull'ingresso dell'LM.317 applicate una tensione continua di 39 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà
essere regolato da un minimo di 1,25 Volt ad un massimo di 36 Volt, in quanto non avrete mai una differenza tra
ingresso/uscita superiore ai 40 Volt.
Se sull'ingresso applicate una tensione di 46 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà essere regolato da un
minimo di:
46 - 40 = 6 Volt
fino ad un massimo di 43 Volt, perchè scendendo sotto 6 Volt, otterreste una differenza ingresso/uscita maggiore di 40
Volt.
Pertanto se sull'ingresso applicate 63 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà essere regolato da un minimo di:
63 - 40 = 23 Volt
fino ad un massimo di 60 Volt.
Non si potrà scendere sotto i 23 Volt, perchè la differenza ingresso/uscita risulterebbe maggiore di 40 Volt.
Allo stesso modo se applicate sull'ingresso delI'integrato 98 Volt, potrete realizzare un alimentatore che potrà essere
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regolato da un minimo di: 98 - 40 = 58 Volt fino ad un massimo di 95 Volt.
Dropout Volt: Questo dato indica la caduta di tensione introdotta dall'integrato.
Quindi se sull'ingresso applicate una tensione di 46 Volt, la massima tensione stabilizzata che potrete prelevare
sull'uscita non sarà mai superiore a:
46 - 3 = 43 Volt.
Se sull'ingresso applicate una tensione di 15 Volt, la massima tensione stabilizzata che potrete prelevare sull'uscita non
sarà mai superiore a:
15 - 3 = 12 Volt.
Minima tensione uscita: Il valore di 1,25 Volt indica la minima tensione stabilizzata che e possibile prelevare da
questo integrato.
Questo significa che anche se calcolerete il valore ohmico della resistenze in modo da avere in uscita 0,8 Volt, la
minima tensione che otterrete sarà sempre e comunque di 1,25 Volt.
Max corrente uscita: La massima corrente che LM.317 e in grado di erogare e di 1,5 Amper, purché I'integrato risulti
fissato sopra un'aletta di raffreddamento.
Senza questa aletta non sarà possibile prelevare più di 0,5 - 0,7 Amper, perchè non appena I'integrato si surriscalderà,
entrerà subito in protezione togliendo tensione sull'uscita.
Max potenza dissipabile: La potenza di 15 Watt riportata nelle caratteristiche si ottiene soltanto se il corpo
dell'integrato e fissato sopra un'aletta di raffreddamento.
Se l'aletta non riesce a dissipare il calore generato e la temperatura supera il suo limite di sicurezza, entra in azione la
protezione termica, cioè l'integrato abbassa la tensione in uscita, che quindi non sarà più stabilizzata, e si surriscalda
notevolmente.
Ripple in uscita: Per chi non lo sapesse, il ripple e il residuo di tensione alternata che si ritrova sulla tensione
continua stabilizzata dall'integrato.
Quando, come in questo caso, si parla di un ripple pari a -80 dB, significa che il residuo di alternata presente sulla
tensione continua stabilizzata e minore di 10.000 volte.
Pertanto se avete regolato I'alimentatore per una tensione d'uscita di 18 Volt, su questa può risultare presente un residuo
di alternata di 0,0018 Volt pari a \, un valore cioè irrisorio.
Per completare queste note, aggiungeremo che I'integrato LM.317 è provvisto di una valida protezione automatica
contro i cortocircuiti.
LM.317 come STABILIZZATORE di TENSIONE
Lo schema base per realizzare un completo alimentatore stabilizzato in tensione con LM.317 è riportato in fig.2.
Figura 2
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In questo circuito trovate diversi componenti che esplicano le seguenti funzioni:
C1 - E un condensatore elettrolitico di filtro che viene sempre applicato in prossimità del ponte raddrizzatore.
C2 - E un condensatore poliestere o ceramico da 100.000 pF che andrà collegato vicinissimo tra il terminale Entrata e
la massa per evitare autooscillazioni.
C3 - E un condensatore elettrolitico da 10μF, con una tensione di lavoro di 50-63 Volt, che viene utilizzato per rendere
perfettamente stabile la tensione sul terminale di Regolazione.
C4 - E' un condensatore elettrolitico applicato sul terminale di Uscita che serve per eliminare qualsiasi residuo di
alternata.
Il valore di questo condensatore non dovrà mai risultare minore di 100μF e dovrà avere una tensione di lavoro che non
risulti mai inferiore alla tensione massima stabilizzata che preleverete sulla sua Uscita.
DS1 - Questo diodo, posto tra l'uscita e l'ingresso (il terminale positivo va rivolto verso l'ingresso), serve per proteggere
l'integrato ogniqualvolta si spegne I'alimentatore.
Senza questo diodo la tensione immagazzinata dal condensatore C4 si scaricherebbe in senso inverso all'interno
dell'integrato, cioè dall'uscita verso I'ingresso, danneggiandolo.
DS2 - Questo diodo, collegato tra i terminali R ed U (il terminale positivo va rivolto verso U), serve per scaricare
istantaneamente il condensatore C3 in caso di cortocircuito accidentale sui terminali d'uscita.
R1 - Questa resistenza, del valore fisso di 220 ohm 1/4 watt, serve per ottenere, abbinata alla resistenza R2, un
partitore resistivo dal quale si preleverà la tensione da applicare sul piedino R di regolazione.
R2 - Il valore di questa resistenza andrà calcolato in funzione del valore della tensione stabilizzata che si vorrà prelevare
sull'uscita dell'integrato LM.317.
Più basso e il valore di questa resistenza, minore sarà il valore della tensione stabilizzata, più alto è il valore della
resistenza, maggiore sarà il valore della tensione stabilizzata.
Utilizzando per R2 una resistenza fissa, otterrete in Uscita una tensione stabilizzata di valore fisso.
Se in sostituzione di tale resistenza si inserirà un normale potenziometro lineare (vedi figura 3), si potrà ottenere in
Uscita una tensione stabilizzata variabile.
Figura 3
COME SI CALCOLA R2.
Per calcolare il valore della resistenza R2 dovete conoscere il valore della tensione massima applicata sul piedino
Entrata e sottrarre a tale valore il numero fisso 3 (valore di dropout).
Questo calcolo vi permetterà di stabilire la massima tensione che si potrà prelevare sull'uscita delI'integrato, perchè se
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sull'ingresso applicate 20 Volt e poi calcolate il valore della R2 per ottenere in uscita una tensione stabilizzata di 25
Volt, la formula vi darà si un valore ohmico, ma all'atto pratico non riuscirete mai ad ottenere 25 Volt, poiché
sull'ingresso ci sono soltanto 20 Volt.
Pertanto se sull'ingresso dell'LM.317 applicherete una tensione di 20 Volt, voi potrete ottenere in uscita una tensione
stabilizzata massima di:
20 - 3 = 17 Volt
Se sull'ingresso applicherete una tensione di 42 Volt, voi potrete ottenere in uscita una tensione stabilizzata massima di:
42 - 3 = 39 Volt
Conoscendo questo valore di tensione, per calcolare il valore della resistenza R2, si dovrà utilizzare questa semplice
formula:
R2 ohm = [(Volt uscita : 1,25) - 1] x 220
Dove:
Con Volt uscita si indica il valore della tensione che volete prelevare sull'uscita dell'LM.317.
II numero 1,25 e la differenza di tensione che esiste tra il piedino di Uscita e quello di Regolazione.
II numero 1 e un numero fisso fornito cella Casa Costruttrice.
Il numero 220 e il valore in ohm della resistenza R1 applicata sul partitore resistivo.
Detto questo, ammettiamo di voler calcolare il valore da utilizzare per la resistenza R2 in modo da ottenere sull'uscita
dell'integrato LM.317 una tensione stabilizzata di 30 Volt.
Sappiamo gia che per ottenere questo valore la minima tensione che dovremo applicare sull'ingresso dell'integrato
dovrà risultare di 30 + 3 = 33 Volt, quindi sull'ingresso potremo applicare tensioni maggiori, ad esempio 35-40-42 Volt,
ma non tensioni inferiori a 33 Volt.
Ammettendo ora di applicare sull'ingresso dell'integrato una tensione di 35 Volt, effettueremo queste due semplici
operazioni:
5 - 3 = 32 Volt
[(32 : 1,25) - 1] x 220 = 5.412 ohm
Per evitare errori nel calcolo del valore di questa resistenza, le operazioni da eseguire per ricavare il giusto risultato
sono in sequenza:
32 : 1,25 = 25,6
25,6 - 1 = 24,6
24,6 x 220 = 5.412
Poiché in commercio non esiste una resistenza di questo valore, potremo risolvere il problema collegando in serie ad
una resistenza da 3.300 ohm una seconda resistenza da 2.200 ohm in modo da ottenere:
300 + 2.200 = 5.500 ohm
Oppure potremo collegare in serie alla resistenza da 4.700 ohm un trimmer da 1.000 ohm, che regoleremo fino ad
ottenere I'esatta tensione di 32 Volt (vedi fig.4).
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Fig.4
Conoscendo il valore della R2 inserita nel circuito e ora possibile calcolare la tensione che si può ottenere sull'uscita
dell'integrato.
La formula che ci permette di calcolare questo valore e:
Volt uscita = [(R2 : 220) + 1] x 1,25
Poiché nell'esempio precedente abbiamo usato una resistenza da 5.500 ohm anziché da 5.412 ohm, per conoscere quale
tensione preleveremo sull'uscita eseguiremo nell'ordine queste operazioni:
5.500 : 220 = 25
25+1 =26
26 x 1,25 = 32,5 Volt
Tenendo presente che le resistenze hanno sempre una loro tolleranza, possiamo affermare che la tensione che otterremo
sull'uscita potrà variare in più o in meno di qualche centinaia di milliVolt.
Se in questo circuito utilizzeremo un potenziometro da 4.700 ohm con in serie una resistenza fissa da 1.000 ohm, non
potremo ottenere un alimentatore stabilizzato variabile in grado di fornire in uscita una tensione massima di 33,63 Volt
che potrà scendere fino ad un minima di 6,93 Volt, infatti:
[(5.700: 220) + 1] x 1,25 = 33,63 Volt max
[(1.000: 220) + 11 x 1,25 = 6,93 Volt min
In questo caso la tensione che dovremo applicare sull'ingresso dell'integrato non dovrà risultare minore di 33,63 + 3 =
39,63 Volt.
Calcolate il valore della Resistenza dal Codice dei Colori
- Resistori con 4 anelli (normali)
Valori standard di resistenza per la serie E12
10R/12R/15R/18R/22R/27R/33R/39R/47R/56R/68R/82R
100R/120R/150R/180R/220R/270R/330R/390R/470R/560R/680R/820R
1K0/1K2/1K5/1K8/2K2/2K7/3K3/3K9/4K7/5K6/6K8/8K2
10K/12K/15K/18K/22K/27K/33K/39K/47K/56K/68K/82K
100K/120K/150K/180K/220K/270K/330K/390K/470K/560K/680K/820K
1M0
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Basetta per alimentatore variabile
Per l'utilizzo dell'integrato ho pensato di preparare un'apposito circuito stampato questo ha come dimensioni 50x30mm.
Schema elettrico dell'alimentatore
I valori dei componenti sono indicati nell'articolo, si ricorda che nel caso l'integrato dovesse scaldare si dovrà installare
un'aletta di raffreddamento.
Una volta montato il tutto l'unica taratura necessaria sarà quella di variare il valore del Trimmer R3 sino ad ottenere in
uscita il valore desiderato.
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PDF della scheda
AUMENTO DELLA CORRENTE
Con l'aggiunta del transistore MJ4502 si incrementa la corrente d'uscita anche oltre i 5A purché
l'aletta di raffreddamento sia adeguata considerando che per tensioni d'uscita basse il transistore
deve dissipare potenze notevoli (Es: uscita 5V a 5A il transistore dovrà dissipare circa 20V x 5A =
100W).
Il trasformatore dovrà fornire in uscita 24V - 5A ma si può usare anche tensioni e correnti più
piccole in base alle proprie esigenze ( Es: mi serve una uscita massima di 15Vcc allora userò un
trasformatore da 15/18Vac).
Dimensionamento delle alette di raffreddamento
REALIZZAZIONE PRATICA
Come si può osservare il montaggio viene realizzato direttamente sul dissipatore saldando i pochi
componenti direttamente sui terminali del transistore e del regolatore LM317.
Non necessita di mica isolante né LM317 né il transistore MJ4502 perché le loro parti a contatto
con l'aletta devono essere collegate elettricamente. La resistenza da 1,5 Ohm va messa da almeno
mezzo W e il suo valore deriva dal fatto che essendo in parallelo ad un diodo e una giunzione base
emettitore, avrà ai suoi capi una caduta di tensione di circa 0,75 V (max 0,8V) e ipotizzando che al
massimo possa circolare 0,5A (R=V/I). Queste condizioni si avranno quando nella giunzione del
diodo e della base emettitore circolerà circa la stessa corrente. La corrente del 4502 sarà Ib per il
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guadagno (ipotizzabile 15) cioè circa 4 A. Nel 317 circolerà una corrente pertanto vicino ad 1A e a
quel punto comincerà ad entrare in limitazione quando 4 +1 = 5 A circa in uscita.
Quando in uscita si preleva più corrente del dovuto (anche a causa di un corto accidentale) LM317
va in protezione e limita la sua corrente a valori non eccessivi ma in quelle condizioni può rimanere
solo se il dissipatore smaltisce il calore e la temperatura dell'integrato non supera quella proibitiva
di fusione delle giunzioni interne.
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Si può prevedere un circuito che per i corto circuiti spegne tutto l'alimentatore.
Per completare l'alimentatore si puó aggiungere pure uno strumento a display per la misura della
tensione e della corrente inserito come qui indicato: LM317K
Come assemblarlo
Altri modi di protezione
Preregolazione prima del 317
LIMITAZIONE IN CORRENTE CON PROTEZIONE TOTALE CON SCR E RELE'
LIMITAZIONE E PROTEZIONE C.C.
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LM338K
Tensioni regolabili in uscita fra 1,2 V e 32 V.
Massima corrente in uscita: 5 A.
Particolarmente adatto per la realizzazione d’alimentatori da laboratorio.
La destinazione di tale componente, ormai noto sotto la sigla LM338K, è certamente quella
degli alimentatori, ma esso può rendersi utile in tutti quei dispositivi nei quali sia necessario
regolare una tensione su un certo valore prestabilito. Quando si voglia disporre di una serie di
valori di tensioni costanti con assorbimento di corrente anche notevoli. Infatti, l' LM338K è in
condizioni di poter variare la tensione in uscita fra 1,2 V e 32 V, con l'assorbimento di corrente
di ben 5 A!
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LATO PIEDINI
Fig. 1 - piedinatura dell'integrato LM338K
In figura 1 abbiamo illustrato la piedinatura del componente che, come
si può immediatamente notare, si presenta esteriormente nella forma del
ben noto transistor 2N3055, realizzato in contenitore metallico T03.
Con la lettera "r" è indicato il terminale regolatore, con la lettera "e" quello d'entrata e con la
lettera "u" tutto il contenitore metallico, che costituisce, ovviamente, l'uscita dell'integrato.
SOVRACCARICHI TERMICI
La versione integrata di circuiti in precedenza realizzati con i sistemi più tradizionali, mediante
l'uso di componenti discreti, consente di raggiungere alcuni risultati pratici altrimenti
impossibili. Per esempio, nel nostro integrato LM338K è stata cosa agevole incorporare un
valido sistema di protezione contro i sovraccarichi termici; un sistema che, composto con i
metodi più classici, non avrebbe offerto pari affidabilità, né presentato uguale sem plicità
circuitale.
Ma ad un tale sistema di protezione termica si accoppia pure quello contro i sovraccarichi
elettrici. In pratica succede questo: quando l'integrato si riscalda troppo, esso cessa di
funzionare, evitando in tal modo conseguenze dannose.
Il surriscaldamento del componente può essere determinato da un carico eccessivo collegato in
uscita, oppure da un’interruzione del funzionamento dell'eventuale ventilatore di
raffreddamento o, ancora, da insufficiente aerazione del dispositivo in cui l'integrato è montato
e lavora.
Per la precisione, il pezzettino di silicio, contenuto nell'integrato, detto "chip", ossia il silicio
con cui è realizzato l' LM338K, interrompe la sua attività quando la temperatura raggiunge i
155 °C.
Questa stessa funzione, ora interpretata, sarebbe stata ottenuta applicando un sensore termico
sul radiatore in cui è montato l'integrato. Ma i benefici di questo si sarebbero apprezzati
soltanto in presenza d’aumenti di temperatura graduali, non certo di quelli improvvis i che, a
causa dell'inevitabile inerzia di trasmissione del calore, non sarebbero stati avvertiti dal sensore
in tempo sufficiente per proteggere l'integrato dalla sua distruzione.
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CIRCUITO APPLICATIVO TIPICO
Un esempio tipico d’impiego dell'integrato LM338K, in qualità di regolatore della tensione
d'uscita, è quello riportato in figura 2.
LM 338 K
Fig. 2 - Esempio semplificato d’applicazione dell'integrato LM338K in un circuito regolatore
della tensione d'uscita.
C1 = 100.000 pF
C2 = 1 uF - 50 VI (elettrolitico)
R1 = 5.000 ohm (trimmer)
R2 = 120 ohm
IC1= LM338K
Sull'elettrodo "e" si applica la tensione continua Ve che si vuol regolare ed il cui valore deve
superare di almeno 3 V quello d'uscita Vu, altrimenti lo stadio finale dell'integrato non sarebbe in
grado di lavorare correttamente. L'integrato utilizza la tensione Ve per alimentare sia lo stadio
regolatore della potenza d'uscita, sia i circuiti di segnale. Lo stadio regolatore è del tipo in serie,
perché i transistore d'uscita, come evidenziato nello schema del componente di figura 9, sono
collegati in serie (Q25-Q26). I circuiti di segnale vanno identificati principalmente nel generatore
della tensione di riferimento, nell'amplificatore d'errore, nella protezione contro i sovraccarichi
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termici e in quella contro i sovraccarichi elettrici. La tensione di riferimento serve ovviamente
all’amplificatore d'errore, onde poter controllare. mediante preciso confronto fra le due tensioni,
quella d'uscita, così da poter intervenire, se necessario, per tenerla legata a tale riferimento. E il
risultato è il seguente: se il riferimento varia, varia pure la tensione in uscita. Ecco spiegato il
motivo per cui è assolutamente importante che il riferimento sia stabile, anche quando la
tensione d'entrata varia entro ampi limiti e la temperatura di funzionamento dell’integrato
subisce notevoli escursioni.
Il circuito di riferimento di tensione, utilizzato dall' LM338K, è certamente uno dei migliori che
si possano conoscere, dato che presenta caratteristiche non facilmente ottenibili con i normali
componenti elettronici; esso è noto con la denominazione anglosassone di "band gap reference".
La tensione di uscita di questo riferimento e' di 1.24 V.
TENSIONE D'USCITA
L'amplificatore d’errore agisce sugli stadi finali n modo da mantenere la tensione. fra il
terminale "r" ed il terminale "u", sempre uguale a 1,24 V. Pertanto, la corrente che scorre
attraverso la resistenza R2 rimane stabile, essendo sottoposta ad una tensione di valore costante.
Ma la corrente che attraversa la resistenza R2 passa pure per R1, essendo 1'elettrodo "r" di IC1
(figura 2) ad altissima impedenza. Per tale motivo l'integrato regola la tensione in uscita. Infatti,
la caduta di tensione sui terminali di R2, che è di 1,24 V, sommata con quella sui terminali dì
R1, determina il valore della tensione d'uscita. Pertanto, regolando il trimmer R 1, si regola la
tensione in uscita. Quanto finora detto vale naturalmente in assenza di sovraccarichi termici ed
elettrici. Ma sui primi abbiamo già avuto occasione di intrattenerci, mentre la protezione da
quelli elettrici agisce in modo da mantenere entro limiti dì sicurezza la caratteristica corrente tensione dei transistor finali.
In presenza di basse cadute di tensione, fra entrata ed uscita dell'integrato di IC 1, il transistor
finale è poco sollecitato in tensione ed il circuito di protezione consente il flusso di correnti
elevate, anche di 10 A! Mentre con sensibili cadute di tensione la protezione interviene pure in
presenza di correnti inferiori ai 2 A, dato che i transistor finali risultano notevolmente sollecitati
in tensione. Chiaramente, la massima tensione applicabile all'entrata di IC 1, deve essere
inferiore ai 35 V, pena la distruzione completa dell'integrato.
Il condensatore elettrolitico C2, presente nello schema di figura 2, deve essere montato molti
vicino ad IC 1, onde evitare l'insorgenza di oscillazioni indesiderate. Ancor più vicino
all’integrato, sempre per lo stesso motivo, deve rimanere il condensatore Cl.
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Fig. 3 - In questo schema sono evidenziate le tensioni di maggior rilievo, ampiamente
analizzate nel testo e relative all'entrata, all'uscita e alla regolazione dell'integrato IC1.
Nello schema di figura 3 sono indicate le tensioni fin qui prese in esame ed abbondantemente
analizzate; aggiungiamo soltanto che con l'espressione Volt reg. si vuol segnalare la presenza
del valore di tensione di 1,24 V.
RESISTENZA DEI CAVI
Lo schema riportato in figura 4 evidenzia l'effetto indesiderato della resist enza Rc dei cavi di
collegamento tra l'uscita dell'integrato IC1 ed il carico.
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Fig. 4 - Schema applicativo comprensivo della resistenza Rc dei cavi di collegamento fra
l'uscita Rc
Quando l'assorbimento di corrente è di una certa entità, sulla resistenza Rc si verifica una
grossa caduta di tensione, che è risentita dal circuito come parte della caduta di tensione sulla
resistenza di regolazione. Una tale caduta di tensione può essere amplificata anche undici volte
dalla regolazione e per questo motivo, allo scopo di minimizzare il valore di Re. occorre
collegare la resistenza R2 il più vicino possibile al terminale "u" dell'integrato. A volte la
resistenza Rc determina una limitazione della corrente d’uscita e questo effetto può essere
vantaggiosamente sfruttato. Infatti, aumentando la corrente in uscita, aumenta la caduta di
tensione sui terminali della resistenza Rc e questa caduta di tensione, dopo essere stata
amplificata, è sottratta alla tensione d'uscita.
In figura 5 è rappresentata un’applicazione di quanto ora detto.
C1 = 1.000 uF - 50 VI (elettrolitico) C2 = 100.000 pF C3 = 100.000 pF
R1 = 2.400 ohm
R2 = 120 ohm R3 = 0,1 ohm
IC1 = LM338K
BATTERIA = 12 V
Fig. 5 - Circuito carica batterie che sfrutta l'effetto della resistenza introdotta dai cavi di
collegamento, fra l'uscita di IC1 ed il carico
In questo caso, infatti, si sfrutta l'effetto citato per realizzare un carica batterie di elevate
prestazioni. Quando la batteria è scarica, il circuito funziona da generatore di corrente,
limitando ad un valore ben preciso la carica della batteria ed evitando in tal modo quei
surriscaldamenti che possono accorciare la vita degli accumulatori, soprattutto di quelli di
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piccola potenza o al nichel-cadmio. Una volta caricata la batteria, il circuito funziona come
generatore di tensione, senza fornire quasi più corrente alla batteria, ma facendo fluire soltanto
la minima corrente di mantenimento, onde evitare inutili, ulteriori riscaldamenti.
REGOLATORE DI CORRENTE
Il circuito riportato in figura 6 propone un'altra interessante applicazione dell'integrato LM338K
Fig. 6 - Esempio di pratica applicazione dell'integrato LM338K in un circuito regolatore di
corrente di precisione. 11 potenziometro R1 è di tipo a filo e di elevato wattaggio.
C1= 100.000 pF
C2= 100.000 pF
R1= 4,7 ohm - 50 W (potenziometro a filo)
IC1= LM338K
quella dell'impiego del componente in funzione di regolatore di corrente di precisione. In
questo caso si utilizzano i circuiti interni di IC1, che sono predisposti per mantenere sempre
costante la tensione, fra l'entrata "e" e l'uscita "u", sul valore di 1,24 V, per stabilizzare la
corrente in uscita che attraversa il potenziometro R1, collegato fra l'elettrodo "r" e l'elettrodo
"u".
Regolando il potenziometro RI, varia la corrente in uscita. Dunque, per sopportare il flusso di
corrente, il potenziometro R1 deve essere di tipo a filo, della potenza di almeno 50 W. Ma
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questo componente può anche essere sostituito con una serie di resistenze fisse di diverso
valore, commutabili tramite adatto commutatore di potenza, in grado di consentire il passaggio
di correnti fino a 5 A.
REGOLATORE CON COMANDO TTL
L'applicazione dell'integrato LM338K, proposta tramite lo schema riportato in figura 7,
interpreta il sistema elettronico di accensione o spegnimento di IC1 in funzione di normale
regolatore.
R1 = 720ohm R2 = 120 ohm R3
= 1.000
ohm TR1 = 2N2219
IC1 =
LM338K
Fig. 7 - Circuito regolatore con comando di
accensione e spegnimento dell'integrato LM338K
Il transistor TR1, il quale cortocircuita la resistenza R1 quando il comando TTL è alto, ossia
maggiore di 1,8 V, eleva l'uscita di IC1 a poco più di 1,3 V. E questo valore di tensione è da
considerarsi sufficientemente basso per ritenere spento l'alimentatore.
Alimentatore da laboratorio con l'LM338K
Il circuito riportato in figura 8 è certamente quello più consigliabile per la realizzazione di un
alimentatore da laboratorio tramite integrato LM338K.
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Fig. 8 - schema applicativo dell' LM338K - alimentatore da laboratorio
COMPONENTI
Condensatori
Resistenze
Varie
C1= 100.000 pF
R1 = 5.000 ohm (trimmer)
D1 = 1 N4007
R2
D2 = 1 N4007
C2= 10 uF - 36 VI (elettrolitico)
= 120 ohm
IC1= LM338K
C3= 100.000pF
C4= 10 uF - 50VI (elettrolitico)
In questo schema, infatti, sono stati aggiunti, rispetto al circuito tipico, il condensatore C2 e i
due diodi D1- D2. La presenza del condensatore elettrolitico C2 diminuisce il ronzio ed ogni
altro possibile disturbo in uscita. I due diodi al silicio, invece, proteggono l'integrato IC1 dalla
carica residua dei due condensatori elettrolitici C2-C4, durante il processo di spegnimento,
subendo un trattamento che influisce negativamente sulla vita del componente.
DISSIPAZIONE
Abbiamo già detto, all'inizio del presente articolo, che le possibilità di dissipazione
dell'integrato dipendono in larga misura dal radiatore usato e dalla disponibilità di un
ventilatore. Servendosi di un grosso radiatore di alluminio, molto alettato ed impegnando un
buon ventilatore, anche di modesta potenza, è possibile dissipare una cinquantina di watt, anche
se normalmente bisogna rimanere al di sotto di tale limite. Comunque, per minimizzare la
potenza dissipata dall'integrato, che è praticamente espressa come il prodotto della caduta di
tensione, fra l'entrata Ve e l'uscita Vu, per la corrente in uscita, non bisogna esagerare con il
valore della tensione in entrata, che deve essere quello necessario a garantire almeno tre volt di
differenza tra Ve e Vu. Ma ricordiamo ancora che la peggiore delle condizioni, che si possono
verificare, è quella per la quale si ha il massimo valore di corrente in uscita, il minimo valore di
Ve ed il massimo di Vu.
Quando si supera il limite della potenza dissipabile dall'integrato, questo non si danneggia,
perché è protetto, ma il circuito cessa di funzionare, subendo un trattamento che influisce
negativamente sulla vita del componente.
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Fig. 9 - Circuito elettrico completo internamente contenuto nell'integrato LM338K.
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