Preregolatore di IZ1GDW

ALIMENTATORE CON PREREGOLAZIONE

© by Riccardo Vergnano - iZ1GDW

Durante un visita al suo sito ho visto un alimentatore con preregolazione e ho deciso di sperimentarlo adattandolo alle mie necessità e ai componenti a mia disposizione.

Nel caso specifico, mi serviva la regolazione a corrente costante per caricare accumulatori e una tensione di uscita da 1,5V a 15V, con almeno 5A.

L’alimentatore citato è “new_prereg_317” (20-06-2013), testato da Ermenegildo Dell’Angelo. Il circuito non era complesso, mi piaceva e l’ho montato quasi pari pari, eccetto il mosfet (messo un SUP65P06-20) e il regolatore (ho messo un solo LM138, quindi non necessitava il transistor).

Con il trasformatore disponibile (16,5V-5A), l’alimentatore funzionava e stabilizzava ma mosfet e diodo di recupero scaldavano eccessivamente.

L’anomalia era dovuta alla mancanza del solito condensatore di filtro dopo il ponte (probabilmente una svista!). Senza condensatore, con il solo ponte di diodi, il gate del mosfet riceve il regolare segnale di comando alla frequenza di switching ma il source si muove alla frequenza della tensione raddrizzata. Il dispositivo vede una tensione di comando alla frequenza di switching ma anche modulata a 100Hz tra gate e source. Questa modulazione lo costringe lavorare parzialmente in lineare con relativo notevole riscaldamento.

La regolazione di corrente non funzionava proprio. Mi sono ricordato poi che l’operazionale uA741 non può lavorare con tensioni d’ingresso prossime alla propria tensione di alimentazione, diversamente dal LM358 e pochi altri!

Comunque, aggiunto un condensatore di filtro e inserito l’integrato LM358 al posto del uA741, l’alimentatore ha smesso di scaldare in modo indegno! Altre varianti sono state inserite per aumentare la frequenza di commutazione e ottimizzare il rendimento. In sintesi, volevo ottenere l’ottenibile dal mio trasformatore !

SCHEMA FINALE schema formato pdf

La tensione (Vin/Vout) ai capi del LM138 si mantiene attorno ai 3,2V per tutto il campo di regolazione della tensione di uscita e la temperatura del regolatore, del mosfet, dell’induttanza e del diodo di recupero non supera i 50° dopo 4-5 ore di funzionamento a pieno carico (5A) .

Le caratteristiche finali sono:

· Tensione nominale di uscita: 1,25 – 15,0V

· Corrente di uscita max. continuativa: 5A

· Corrente di uscita max. di picco: 7,5A

· Limitazione di corrente: 0,035 – 7,5A

· Caduta di tensione da I = 0 a I = 5A : 40mV

Le invio lo schema dell’alimentatore e nel caso voglia pubblicarlo, la cosa è più che gradita! Se ritiene opportuno, posso anche inviarle le indicazioni sui componenti e sulla realizzazione che possono essere utili a chi volesse costruire l’oggetto.

Cordiali Saluti IZ1GDW Riccardo Vergnano

Rilievi del 15-03-2016

Alimentatore 1,25÷15V 5A Lista componenti

Resistenze: valore come da schema.

Tutte le resistenze sono da 1/4W; 5% eccetto le seguenti:

R7_2 = 330Ω; 1/2W; 5%

R8 = 200Ω; 1/4W; 2% ; strato metallico

R11 = 0,039Ω; 2-3W; 5%; a filo

Consigliabile usare resistenze a strato metallico anche per R15 e R16

P1 = potenziometro lineare a filo 2,5 kΩ 1W

P2 = potenziometro lineare 500Ω

X1-X2 = Trimmer multigiri 5kΩ; 5%

C1-C2 = cond. elettrolitico 4700uF; 40V; -10% +30%

C3 = cond. elettrolitico 470uF; 35V; -10% +30%

C4-C8-C15_1-C15_2 = cond. ceramico 0,1uF; caratt. X5R; 50V; 10%

C5 = cond. polipropilene; 0,1uF; 100V; 10%

C6 = cond. elettrolitico a basso ESR; 4700uF; 40V; -10% +30%

C7 = cond. al tantalio 47uF; 35V; 20%

C9 = cond. elettrolitico 1000uF; 35V; -10% +30%

C10-C12 = cond. ceramico 1uF; caratt. X5R; 50V; 10%

C11 = cond. ceramico 2,2nF; caratt. X5R; 50V; 10%

C13 = cond. elettrolitico 10uF; 35V; 20%

C14 = cond. al tantalio 10uF; 35V; 20% (non usato)

C16 = cond. al tantalio 1uF; 35V; 20%

D1-2-3-4 = diodo schottky 20FQ040 (20A-40V) o simili

D5-D12-D13 = diodo 1N4004

D6-D7-D8-D14-D16 = diodo 1N4148 o 1N4448

D9 = doppio diodo schottky SBL2040 (20A-40V) o simili

DZ1 = diodo zener 1N4733 (5,1V; 1W)

DZ2 = diodo zener 1N4741 (11V; 1W)

DZ3 = diodo zener 1N4742 (12V; 1W)

Q1 = Mosfet canale P SUP65P06-20 (60V-65A-0,02Ω) o simili con Rd < 50mΩ

Q2-3-5 = transistore NPN BC337-25

U1 = amplificatore operaz. LF156 (LF256-LF356)

U2 = regolatore di tensione LM338K o LM138K in contenitore TO3

U3 = riferimento di tensione AD580

U4 = doppio ampl. operaz. LM358

T1 = Trasformatore 220/16,5V-100VA (18V a vuoto).

T2 = trasformatore di linea OEP8000 (1:1, 600 ohm) o simile

L1 = Induttanza da 500uH, 8A. Autocostruita con nucleo ferrite Ferroxcube PQ32-20; Materiale 3C90 - AL400. Avvolgimento di 35 spire con filo diametro 1mm. Induttanza risultante 550uH circa.

Alimentatore 1,25÷15V 5A NOTE di COSTRUZIONE

· La resistenza R8 (200Ω) deve essere montata direttamente tra contenitore e terminale ADJ del regolatore LM138, come da raccomandazioni della National.

· Per compensare la caduta di tensione causata dalla R11 e piste, un terminale del potenziometro P1 va collegato direttamente sulla paglietta della boccola di uscita - OUT. L’altro capo va collegato ovviamente al terminale ADJ del LM138.

· La compensazione della caduta di tensione sul positivo (+ OUT) non è possibile, pertanto sono altamente consigliabili collegamenti corti e di sezione adeguata delle piste o/dei conduttori dal regolatore LM138 alla boccola positiva (almeno 2,5mm2).

· Sempre per evitare cadute di tensione indesiderate, la National raccomanda di collegare entrambe le viti di fissaggio del LM138 al conduttore che porta la tensione di uscita del regolatore alla boccola positiva.

· Il condensatore C5 va collegato direttamente sui terminali del potenziometro P1

· Il modulo voltmetro ha un’impedenza d’ingresso maggiore di 10MΩ e richiede una alimentazione (7-12V, 400uA) completamente separata dalla tensione che sta misurando. Questa alimentazione può anche essere fornita semplicemente da una batteria da 9V, visto il consumo limitato.

· L’alimentatore per il modulo voltmetro è costituito da U4B configurato come oscillatore e annessi (trasformatore 1:1 e raddrizzatore). Fornisce al modulo voltmetro una tensione di alimentazione compresa tra 8Vcc (condizione di max carico) a 11 Vcc (carico = 0). La frequenza di funz.to è 1,5kHz circa. DZ3 è solo di protezione e non interviene mai in condizioni normali.