Programma di - Buccari

Programma di
Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici
a.s. 2014/2015
Classe 4a W
Docente teorico: prof. Carlo Poerio
Collaboratore di laboratorio: prof. Roberto Dessì
TEORIA
1) I semiconduttori e la giunzione PN:
Struttura atomica dei semiconduttori; bande di valenza e di conduzione; portatori di carica e loro
ricombinazione; drogaggio e leggi della neutralità e dell’azione di massa; diffusione dei
portatori di carica; la giunzione PN; corrente di diffusione e zona di svuotamento;
polarizzazione della giunzione e barriera di potenziale; polarizzazione diretta ed inversa;
breakdown ed effetto zener
2) Diodi e Transistors
Struttura fisica del diodo; simbolo e formula della corrente; caratteristica tensione-corrente;
tensione di soglia, di lavoro, di breakover; diodo zener ed effetto valanga; struttura fisica del
transistor; simboli per transistors NPN e PNP; correnti circolanti ed effetto transistor;
funzionamento del transistors come amplificatore; caratteristiche tensione- corrente di uscita e
zone di funzionamento; guadagno di corrente in zona attiva; punto di lavoro e potenza dissipata
3) Alimentatori
Alimentatori a diodi; circuiti raddrizzatori a singola semionda, doppia semionda, a ponte di
Graetz; filtraggio tramite condensatore; definizione di ripple e suo calcolo; dimensionamento
del condensatore e sua relazione con il ripple; misure del ripple; dimensionamento dei diodi;
calcolo della tensione e della corrente sul secondario del trasformatore nelle varie
configurazione del raddrizzatore; calcolo della potenza apparente sul trasformatore e definizione
di rendimento dell’alimentatore; applicazione del diodo Zener come stabilizzatore per piccole
correnti e dimensionamento della resistenza di Zener; uso dei transistor di potenza negli
alimentatori; configurazione Darlington; regolazione della tensione di uscita e schema
complessivo con un transistor pilota; valutazione delle prestazioni in termini di variabilità della
tensione, rendimento di conversione alternata-continua e di ripple sul carico
4) Componenti e circuiti di controllo di potenza
Struttura fisica del SCR; simbolo; scomposizione in un circuito equivalente con due transistors
PNP ed NPN e spiegazione del fenomeno d’innesco; caratteristiche tensione-corrente di uscita
di un SCR; corrente d’innesco e corrente di mantenimento; Struttura fisica del TRIAC; simbolo;
modalità d’innesco; caratteristiche tensione-corrente di uscita di un TRIAC; differenze tra SCR
e TRIAC; Struttura fisica del DIAC; simbolo; modalità d’innesco; caratteristiche tensionecorrente di uscita di un DIAC; differenze tra DIAC e TRIAC; circuito d’innesco a controllo di
fase con DIAC e singola squadra RC; difetti sul controllo della fase e sui disturbi e.m.; circuito
d’innesco con DIAC con doppia squadra RC e filtraggio; I transistors di potenza usati come
interruttori nella tecnica PWM; classificazione degli amplificatori a transistors di potenza e loro
rendimento
LABORATORIO
1) Progetto e realizzazione di un alimentatore stabilizzato di potenza (su breadboard)
Realizzazione di un circuito a ponte di Graetz filtrato: progettazione degli elementi (in
particolare il condensatore) e verifica delle tensioni ottenute con montaggio su bread board;
misure del ripple e collaudi. Inserimento di uno Zener e misure sulla stabilizzazione (ripple sul
carico). Inserimento di un doppio transistor (configurazione Darlington), dimensionamento dei
componenti e misure delle tensioni e correnti ottenute. Inserimento di un partitore e di un
transistor pilota per la regolazione di tensione in uscita e misure sulla sua variabilità; Collaudo
finale dell’alimentatore con carichi anche non lineari.
Progetto e realizzazione di un alimentatore stabilizzato di potenza (su circ. stampato)
Lo sbroglio e la masterizzazione dei circuiti; tecniche a mano o con l’ausilio del computer
(MULTISIM e ULTIBOARD); produzione dei circuiti stampati, utilizzo delle macchine di
laboratorio. Produzione del circuito su basetta ramata realizzante l’alimentatore stabilizzato di
potenza (già implementato su breadboard); montaggio e collaudo finale con compilazione della
relativa scheda.
2)
3) Studio simulato di un controllo di potenza
Utilizzo del programma di simulazione MULTISIM per la simulazione di un circuito di
regolazione di potenza di una luce impiegante un TRIAC ed un circuito d’innesco a controllo di
fase; prove di modifiche del circuito d’innesco per ottimizzare il controllo
Realizzazione di un amplificatore audio di bassa potenza in classe AB
Caratteristiche degli amplificatori audio; classificazioni degli amplificatori; classe A, B, AB e
C; pregi e difetti dei transistor finali; configurazione push-pull e polarizzazione ottimale;
distorsione di cross-over; altre distorsioni presenti, la saturazione; risposta in frequenza e
filtraggio negli amplificatori audio. Studio e collaudi su bread-board di uno schema di un
amplificatore audio in classe AB (già disponibile); masterizzazione e produzione della basetta
ramata, montaggio e collaudo; rilevamento delle distorsioni presenti (cross-over e saturazione);
montaggio e collaudo finale con compilazione della relativa scheda.
4)
Firma degli alunni
Firma dei docenti
prof. Carlo Poerio
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prof. Roberto Dessì
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