alimentatore 13,8v con protezioni

ALIMENTATORE 13,8V CON PROTEZIONI
© by Vittorio Crapella - i2viu
Da una richiesta E-Mail che diceva: "... posseggo un trasformatore 18V circa 40A,
10 transistor 2N3771 e un integrato regolatore L200; con questo materiale vorrei
costruire un alimentatore variabile da 5 a 13.8 V protezione contro i cortocircuiti e
contro le sovratensioni in uscita (oltre i 14 volt deve interrompere l'alimentazione
nel modo più' rapido possibile usando magari dei diodi DVS detti anche diodi a
valanga perché l'apparecchiatura radio ad esso collegata costa alcuni milioni).
Potrebbe suggerirmi uno schema adatto, con le formule di come si calcolano i
valori in ohm e watt delle resistenze di accoppiamento che vanno messe sui
transistor di potenza..."
POSSIBILE SOLUZIONE:
Disegnare lo schema di un alimentatore non é un grosso problema, le cose si fanno
un poco più difficili quando si passa alla realizzazione (trasformatore, contenitore,
alette di raffreddamento, collegamenti con filo adeguato agli ampere in gioco,
ecc..).
Per poter mettere in parallelo i transistori e farli condurre in eguale misura, si
mette in serie sugli emettitori delle resistenze. Il valore di queste resistenze, ai fini
dell'equalizzazione, dovrebbero essere di valore alto mentre per non dissipare
troppa potenza si usa scegliere valori bassi.
I transistori 2N3771 possono condurre correnti di 30A purché la temperatura delle
giunzioni interne non superi i 200 ºC (150 WC) e hanno un guadagno di corrente
compreso tra 15 e 60. Essendo 9 in parallelo e la corrente massima 40A, ognuno
dovrà portare meno di 5A; se si ipotizza un guadagno medio di 20 la corrente di
base per ognuno sarà 5/20=0,25A (250mA circa). In totale Q1 dovrà fornire alle
basi dei nove TR (Q2÷Q10) 0,25x9=2,25A; se anche Q1 guadagna 20 la corrente
fornita dal regolatore L200 sarà 2,25/20=0,113 A (circa 115 mA molto meno dei 2A
massimi fornibili dal regolatore).
Chi ha necessità di salire oltre i 14V deve sostituire P1 con un 2,2KOhm.
Per variare l'uscita da 3,3V a 28V (con 24Vac prima del ponte) il p1 va messo da
4,7K e le due R da 330 Ohm vanno sostituite con due d 560 Ohm.
Alimentatore con LM723
Switching Power
PROTEZIONE CROWBAR:
Si potrebbe usare diodi DVS o tranzorb ma sinceramente ho preferito un metodo a
mio parere più efficace anche se un poco più complicato.
Con una tensione = o inferiore a 13,8V il BC327 é interdetto perché, essendo la
base a 13,4 (12+07+07=13,4V) e l'emettitore a 13,2, la base é polarizzata
inversamente. Quando la tensione sul punto B sale verso 14,6V la base comincia ad
essere meno positiva dell'emettitore e può iniziare a condurre fornendo corrente al
gate dell'SCR BRX46 che a sua volta manda in conduzione il BTW
cortocircuitando l'uscita e fondendo il fusibile proteggendo l'apparato collegato
sull'uscita. Appena il BRX entra in conduzione favorisce ulteriormente la
conduzione del BC327 trascinando il potenziale di base maggiormente verso il
negativo (si ha una reazione positiva che favorisce l'innesco della protezione).
Il condensatore da 1000uF fornisce corrente ai gates dei due SCR tanto quanto
basta per garantire un innesco sicuro. Il diodo LED si illuminerà per segnalare
l'avvenuta protezione, ammesso che il corto sull'uscita non si ripercuota anche sul
fusibile in serie al 220V e interrompa definitivamente tensione a tutto
l'alimentatore.
PROTEZIONE MIGLIORATA:
Con questo nuovo circuito di protezione anche se un po' più complicato si ottiene
una protezione totale sia per il corto-circuito sia per le sovratensioni. Con
l'interruttore GEN. si alimenta subito il trasformatore di piccole dimensioni con
secondario a 12V per ottenere una continua di circa 16V ai capi del condensatore
elettrolitico da 1000uF che servirà ad alimentare il circuito di protezione.
RL2 è un relè bistabile con doppia bobina che normalmente (o con RESET)
fornisce tensione ai RL1 e RL3 collegati fra loro in parallelo (RL1 con contatti da
5/10A mentre RL3 contatti da 1A). Il transistore Q1 attraverso la resistenza da
5K6 e il diodo zener da 9V1 è polarizzato e mantenuto in conduzione, pertanto
premendo il pulsante ON i relè RL1 e RL3 si eccitano chiudendo i loro contatti
normalmente aperti. Il contatto di RL1 chiude il circuito primario del
trasformatore che fornirà 18V sul secondario per il funzionamento
dell'alimentatore e così all'uscita si avrà 13,8V; il contatto di RL3 assieme a Q4,
pure in conduzione polarizzato da DZ4 e dalla 4K7 proveniente dai 13,8 , tengono
chiuso i contatti del pulsante ON anche se questo viene nel frattempo rilasciato.
Se la tensione d'uscita dovesse scendere sotto 5/6V per un corto sui morsetti
d'uscita Q4 si interdice e apre la chiusura verso massa dei relè RL1-RL3 che si
diseccitano aprendo i relativi contatti togliendo tensione al trasformatore
dell'alimentatore.
Se la tensione d'uscita dovesse superare i 14,6V (regolabili attraverso il trimmer
T1) il transistore Q2 va in conduzione portando basso il catodo di DZ1
interdicendo così Q1 che fa diseccitare RL1-RL3 togliendo tensione al
trasformatore dell'alimentatore, in più questa volta la conduzione di Q2 porta
basso anche il potenziale dell'anodo di DZ2 che entra in conduzione polarizzando
Q3 che a sua volta fornisce tensione al relè bistabile RL2. Anche il contatto di RL2
viene deviato togliendo tensione ai relè RL1 e RL2 e accendendo il diodo LED per
segnalare la protezione di OVER Vout così da diversificare il tipo di protezione.
Questa protezione è a doppia sicurezza, interviene sia con Q1 che con Q2 e anche
in caso di guasto si spera che almeno uno dei due intervenga.
Per uscire da questa protezione non basta premere il pulsante ON come per la
protezione di corto ma si deve intervenire con un RESET, questo per evitare di
riaccendere e rifornire tensione alta all'uscita.
Altri esempi di protezioni
VOLTMETRO-AMPEROMETRO CON DVM CA3162:
Lo schema é questo e il modo di inserirlo nell'alimentatore é il seguente:
Essendo il DVM sostanzialmente un millivolmetro a tre cifre sarà in grado di
visualizzare da 1 a 999 mV e allora ogni millesimo di volt segnato sul dispaly a sette
segmenti dovrà corrispondere ad un decimo di volt o un decimo di ampere.
Ne consegue che la tensione 13,8V dovrà essere attenuata attraverso il trimmer da
10K per poter mandare al CA3162 soltanto 138 mV, il punto sul display di centro
servirà a separare le unita dai decimi.
Per la misura della corrente si sfrutta la caduta di tensione sul filo che unisce il
ponte a diodi e il morsetto meno d'uscita. Questo filo di rame sarà di 25 cm o anche
più del diametro di 2,5 mm e offrirà una resistenza di 1,5 millesimi di Ohm;
pertanto ad ogni ampere di corrente corrisponderà circa 1,5 millesimi di volt di
caduta. Se si vuole rappresentare anche i decimi di ampere bisogna amplificare per
6,66 mediante un operazionale. Con il trimmer da 10 K farò una taratura affinché
al passaggio di 1A si legga 1.0 sul display. Per alimentare il DVM invece di usare
+15V come indicato dallo schema si userà il +5V direttamente prelevato
dall'alimentatore della protezione. Vista collegamenti d'insieme
L'amico Roberto [ IW6PCT ] ha realizzato l'alimentatore con protezione di tipo
CROWBAR senza la protezione migliorata. É rimasto soddisfatto per il funzionamneto
e mi ha inviato alcune foto:
Segue la realizzazione di Mauro da Brescia
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