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ALIMENTATORI
TRASFORMERLESS - 4
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Dimensionamento in potenza dei componenti In generale, per il
dimensionamento in potenza dei componenti del circuito si usa la regola
generale di prendere il doppio della potenza massima calcolata per ogni
dispositivo. Per i componenti che lavorano in AC, il calcolo della
potenza è fatto usando i valori efficaci. Prendiamo come riferimento il circuito di figura 1: Dimensionamento R1: La corrente attraverso R1 (470 ohm) è la corrente ad onda piena. Questo corrente è equivalente alla tensione di linea divisa per l’impedenza di C1. Assumendo una tolleranza del ±10% per il resistore R, il valore massimo della potenza si ha quando questo e’ minimo :
Dimensionamento C1: Assumendo una tensione di rete massima di 120 VAC si sceglie come tensione di lavoro per C1 una tensione pari al doppio ovvero 240V. Un condensatore a 250V classe X2 sarà sufficiente. Nota: I condensatori in classe X2 si utilizzano nelle applicazioni definite dallo standard IEC664 con categoria di installazione II. Questa categoria copre le applicazioni che utilizzano tensioni di linea dai 150VAC ai 250 VAC (nominale). Dimensionamento del diodo zener D1: La
condizione peggiore di lavoro per il diodo zener D1 è quando nessun
carico è presente in quanto in esso scorre la massima corrente essendo
C2 carico alla tensione Vout. Questa corrente è stata calcolata
per il dimensionamento R1 (vedi sopra). La potenza massima dissipata
dallo zener D1 sarà' quindi:
Considerando di prendere il doppio della potenza dissipata si può scegliere un valore di 0.5W commercialmente reperibile Dimensionamento D2: La
massima corrente RMS che scorre attraverso il diodo D2 è la corrente
massima di carico consentita che non puo superare la corrente massima
di ingresso valutata prima e pari al valore di 16mA. Ipotizzando una
caduta di tensione di 0.7V in
polarizzazione diretta per il diodo D2, la potenza
dissipata Pd2 nel diodo D2 e':
Una potenza di 1/8 W è sufficiente per raddrizzatore D2. Dimensionamento C2: La tensione di lavoro del capacitore di uscita C2 va presa almeno doppio della tensione Vz dello zener. In questo caso, si sceglie un condensatore elettrolitico a 16V. Si possono prendere valori di tensione di lavoro maggiori ( 25V o 35 V) per limitare il derating. Per quanto riguarda
il valore capacitivo questo va calcolato in base alla specifica di
ondulazione (ripple) della tensione di uscita. Il capacitore C2 in un
semi periodo della tensione AC in ingresso immagazzina
carica per poi fornirla al carico nel
semi periodo in cui l’ingresso non alimenta il circuito. Alla
fine di questa fase di scarica, la tensione del capacitore si abbassa al
massimo di un valore: DV = Iout_max * (T/2) / C2
Supposto che si vuole un ripple massimo del 10% della tensione di regolazione ( 4,5V) e con f=50Hz e Iout_max=16 mA DV = 0.1*4.5V =0. 45 V
C2 = Iout_max * (T/2) / DV
C2 = 0.016 *(0.010) / 0.45 = 350 uF Per C2 si può
scegliere un valore di 470uF che garantisce un ripple DV più basso (
0,34V pari al 7% di Vout) e tensione di lavoro di 35V Vantaggi e svantaggi I vantaggi nell’utilizzare un alimentatore trasformerless di tipo capacitivo sono:
Gli svantaggi nell’utilizzare un alimentatore trasformerless di tipo capacitivo sono:
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