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ElapE4
02/12/2013
Ingegneria dell’Informazione
E5: circuiti di potenza/alimentazione
ELETTRONICA APPLICATA
E MISURE
Dante DEL CORSO
• E5.1
Interruttore di potenza
• E5.2
Circuito raddrizzatore e filtro
• E5.3
Regolatore con diodo Zener
• E5.4
Regolatore con Zener e transistore
• E5.5
Regolatore a commutazione
E5 – ESERCIZI PARTE E
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»
»
»
Interruttore con BJT
Alimentatori
Regolatori lineari
Regolatori a commutazione
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Esercizio E5.1: interruttore di potenza
•
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Esercizio E5.1-a: potenza dissipata
a. Tracciare il circuito di interfaccia per pilotare l’interruttore a BJT
da una porta CMOS con alimentazione Val = 5V.
Un BJT è usato come interruttore ON/OFF per un
carico di 100 ohm, alimentato a 12V.
Parametri del transistore: hfe = 50, Vcesat = 0,2 V
a. Tracciare il circuito di interfaccia per pilotarlo tramite una
porta CMOS con alimentazione Val = 5V.
b. Determinare la potenza dissipata nel transistore.
b. Determinare la potenza massima dissipata nel transistore.
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Es. E5.2: circuito raddrizzatore e filtro
•
Il circuito a lato è un raddrizzatore
a una semionda con filtro
– Vs = 18 Veff,
– C = 470 μF;
60 Hz
Esercizio E5.2-a: raddrizzatore e filtro
a. Determinare la tensione di ripple Vur
in uscita per una corrente Iu = 90 mA,
e calcolare in queste condizioni la
componente continua della Vu (Vudc).
Iu
L
Vs
Vu
C
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Iu
L
Vs
C
Vu
a. Determinare la tensione di ripple Vur in uscita per una
corrente Iu = 90 mA, e calcolare in queste condizioni la
componente continua della Vu (Vudc).
b. Calcolare la variazioni di tensione in uscita (ΔVudc) e il
ripple max (Vurmax) per Iu che varia da 0 a 100 mA.
c. Modificare il circuito inserendo un raddrizzatore a doppia
semionda, e calcolare i nuovi Vudc e Vur.
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Esercizio E5.2-b: ripple in uscita
Esercizio E5.2-c: doppia semionda
Iu
b. Calcolare la variazioni di tensione in
uscita (ΔVudc) e il ripple max (Vurmax)
per Iu che varia da 0 a 100 mA.
L
Vs
C
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c.
Vu
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Eserc. E5.3 regolatore con Zener
•
Al gruppo raddrizzatore-filtro
precedente viene aggiunto
Vs
uno Zener:
R
Ia
a. Per Va = Vadc + Var, calcolare:
- la componente continua Vudc
- l’ondulazione Vur per un carico
L che assorbe Iu = 100mA.
Iu
Dz
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Eserc. E5.3-a regolatore con Zener
L
Va
C
– Vs = 18 Veff C = 470 μF
R = 120 ohm Vzo = 9 V;
rz = 10 Ω
Izmin = 7 mA
Modificare il circuito inserendo un raddrizzatore a doppia
semionda, e calcolare i nuovi Vudc e Vur
Vu
R
Ia
Iu
L
Va
Dz
Vu
a. Per Va = Vadc + Var, calcolare:
- la componente continua Vudc
- l’ondulazione Vur per un carico L che assorbe Iu = 100mA.
b. Determinare la potenza Pz dissipata dallo Zener per
Va = Vadc, Iu = 100mA.
In quali condizioni operative Pz è max?
c. Determinare il valore massimo di R per mantenere la
funzionalità del regolatore fino a correnti di uscita di 200 mA
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Eserc. E5.3-b regolatore con Zener
b. Determinare la potenza Pz dissipata
dallo zener per Va = Vadc, Iu = 100 mA.
In quali condizioni operative Pz è
massima?
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R
Ia
Va
Eserc. E5.3-c regolatore con Zener
c.
Iu
L
Dz
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Vu
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Determinare il valore massimo di R
per mantenere la funzionalità del
regolatore fino a Iu di 200 mA
R
Ia
Va
Iu
L
Dz
Vu
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Es. E5.4: regolatore Dz + transistore
•
Es. E5.4-a: potenza dissipata
Aggiungere al circuito precedente un BJT (npn) in
modo da migliorare la regolazione al variare della
corrente nel carico. Per il nuovo circuito:
a. Determinare la potenza dissipata dallo zener e dal transistore
per Va = Vadc, con Iu = 0 (a vuoto).
a. Determinare la potenza dissipata dallo zener e dal
transistore per Va = Vadc, con Iu = 0 (a vuoto).
b. Indicare come si modificano (rispetto al circuito con solo
Zener) la regolazione per variazioni della tensione di
ingresso e per variazioni della corrente nel carico
(risposta qualitativa).
c. Calcolare la massima potenza dissipata nello Zener e nel
Transistore, per correnti di uscita da 0 a 100 mA.
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Es. E5.4-b: regolatore Dz + trans.
Esercizio E5.4: potenza dissipata
b. Indicare come si modificano (rispetto al circuito con solo Zener)
la regolazione per variazioni della tensione di ingresso e per
variazioni della corrente nel carico
(risposta qualitativa).
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c.
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Calcolare la massima potenza dissipata nello Zener e nel
Transistore, per correnti di uscita da 0 a 100 mA.
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Es. E5.5: regolatore a commutazione
•
Tracciare lo schema di un regolatore a
commutazione con Vo < Vi
a. Valutare i limiti di duty cycle del senale di comando richiesto
per ottenere una uscita di 5V con tensioni di ingresso da 8 a
15V
b. Valutare il rendimento tenendo conto di Vcesat e Ron
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