aiuto per capire un circuito (transistor)

Ciao a tutti,

sto tentando di capire a fondo il circuito di un alimentatore stabilizzato di potenza che voglio costruire. Il circuito =E8 il seguente:

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R1...R4 =3D 0.1Ohm, 10W R5 =3D 0.47Ohm, 5W R6...R9 =3D 5.6Ohm, 5W IC1 =3D voltage regulator

Facciamo un passo per volta. Se togliessi tutti i transistor, R5 e D1 il circuito dovrebbe funzionare comunque, limitatamente per=F2 alla corrente che IC1 =E8 in grado di erogare. Vogliamo per=F2 superare questo limite, quindi lo facciamo "aiutare" da dei transistor, non capisco per=F2 come questi vengano fatti lavorare.

Ho una conoscenza di base dei transistor, so come utilizzarli come interruttore o come amplificatore di corrente (Ic =3D beta * Ib), ma non riesco ad applicare queste nozioni al circuito.

Il commento dell'articolo =E8 il seguente: "Per aumentare la corrente d'uscita di IC1 =E8 stato inserito un amplificatore di corrente, che moltiplica per 18.8 volte la corrente erogata dall'integrato. Il principio di funzionamento dell'amplificatore si basa sul concetto per il quale la caduta di tensione nelle cinque resistenze R1...R5 deve essere sempre uguale. Le basi sono infatti collegate assieme e tutte raggiungono il catodo del diodo D1. Poich=E9 la caduta di tensione sui terminali di D1 =E8 quasi sempre uguale a quella tra base ed emettitore dei quattro transistor, le 5 resistenze citate rimangono sottoposte alla stessa tensione, anche durante eventuali variazioni dipendenti dal carico."

Non ci capisco niente :) Qualcuno ha una spiegazione passo-passo ("siccome sussistono queste condizioni, tale giunzione si polarizza direttamente, ...")? Le formule, nel caso servano, sono benvenute. Vorrei anche riuscire a tirare fuori quel fattore 18.8 citato nell'articolo.

Grazie!

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kerneltrap
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kerneltrap ha scritto:

OK.

Supponiamo che il circuito sia in funzione e che i 4 transistor lavorino in _zona attiva_, la caduta di tensione sulla giunzione base-emettitore e' circa uguale alla tensione di polarizzazione diretta di un diodo, cioe' 0.6 V - 0.7 V, quindi la caduta di tensione ad es. tra e4 e b4 e' circa uguale alla caduta di tensione su D1, adesso applichiamo la legge di Kirchhoff sulle maglie al percorso che parte dal nodo A tra R4 e R5, attraversa R4, attraversa la giunzione base-emettitore di TR4, attraversa D1 e R5 tornando in A, chiamo DeltaV_R4 la caduta di tensione su R4, DeltaV_be la caduta di tensione sulla giunzione base-emettitore di TR4, DeltaV_D1 la caduta di tensione su D1 e DeltaV_R5 la caduta di tensione su R5 assumendo tutti i valori positivi, si ha allora: DeltaV_R4 + DeltaV_be = DeltaV_R5 + DeltaV_D1, ma dato che DeltaV_be = DeltaV_D1 per ipotesi allora si ha: DeltaV_R4 = DeltaV_R5, chiamando I4 e I5 le correnti che attraversano rispettivamente R4 e R5 si ha per la legge di Ohm: I4 * R4 = I5 * R5, da cui: I4 = R5 / R4 * I5, dato che ci sono 4 transistor collegati identicamente in parallelo la corrente totale che li attraversa e': I = 4 * I4 = 4 * R5 / R4 * I5 = 4 * 0.47 / 0.1 * I5 = 18.8 * I5.

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

Ho scritto:

Ho dimenticato di aggiungere che la corrente di collettore ad es. di TR4 sara' circa uguale a quella di emettitore I4 (a meno di qualche punto percentuale) quindi I calcolata sopra sara' circa uguale alla corrente totale erogata dai 4 transistor, e il fattore 18.8 sara' sicuramente approssimato ad almeno qualche punto percentuale.

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

Ho scritto:

Ultima precisazione ;-): ci sara' anche su I4 l'effetto della corrente che attraversa R9 che serve a polarizzare la base di TR4, quindi il fattore 18.8 in realta' risultera' ancora piu' approssimato...

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

"kerneltrap"

Quando l'ic è chiamato ad erogare più corrente, la sua resistenza ingresso-uscita diminuisce e questo varia la polarizzazione dei transistor, nel senso di aumentarne la corrente di base e quindi di collettore.

Penso si riferisca al guadagno dei transistor. Le resistenze R1,2,3,4 servono a compensare le tolleranze dei transistor. In loro assenza lavorerebbe solo il transistor con la soglia base-emettitore più bassa. Se mettessi un solo transistor tale resistenza sarebbe superflua. Se costruisci l'alimentatore, applica un 1N5401 o superiore fra l'uscita dell'alimentatore ed il + del ponte (catodo al + ). Altrimenti, in caso di caduta di rete, facilmente defunge l'elettronica.

--
Sito di schemi elettronici utili e belli, di "SOMMERGIBILE":
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SOMMERGIBILE

Grazie del consiglio, potresti per=F2 spiegarmi che cosa succede in caso di caduta di rete, per cui l'elettronica potrebbe soffrirne? Tra l'altro, non si ha una "caduta di rete" ogni volta che l'alimentatore viene spento con il suo interruttore?

Reply to
kerneltrap

Ho risposto oggi a questo messaggio ma vedo che la risposta non compare, mentre sono comparsi posto che ho scritto pi=F9 tardi. Temo sia andata perduta, provo a riscriverlo in fretta.

La tua spiegazione =E8 ottima, ma ho ancora un paio di dubbi:

  1. come faccio a sapere che i transistor sono sempre in zona attiva?
  2. perch=E9 R9 =E8 da 5W? Non deve fornire solo piccola la corrente di base (anche con 50mA e beta=3D100 si ottengono ben 5A in uscita...).

Grazie mille.

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kerneltrap

kerneltrap ha scritto:

Non lo so, immagino che quando ad es. la corrente erogata dall'alimentatore e' troppo piccola o troppo grande allora potrebbero essere rispettivamente in cut-off o saturati, comunque e' il circuito stesso che tende a portarli in zona attiva: ad es. immagina che inizialmente con una piccola corrente erogata dall'alimentatore un transistor sia in cut-off, allora tutta la corrente e' erogata da IC1, se la corrente erogata aumenta allora aumenta la caduta di tensione su R5 e D1, aumenta la caduta di tensione su R9 e sulla giunzione BE e il transistor comincia a condurre e si porta in zona attiva.

No, R9 serve a polarizzare correttamente la giunzione BE, ma non fornisce la corrente di base; dato che R9 e' in parallelo alla giunzione BE del transistor la tensione ai suoi capi sara' dell'ordine del volt e tale da farle dissipare qualche watt.

Ciao

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Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

Ho scritto:

E ho sbagliato i conti... La potenza dissipata da R9 sara' dell'ordine di una frazione di W.

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

kerneltrap ha scritto:

Con questo:

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Guardati questo: (copiaincolla)

[FIDOCAD] MC 75 50 1 0 200 MC 75 40 0 0 115 MC 75 40 3 0 010 SA 75 65 MC 75 95 0 0 045 EV 70 80 80 90 MC 75 83 1 0 074 LI 75 65 75 80 LI 75 90 75 95 LI 80 40 95 40 LI 88 45 88 60 MC 88 45 3 0 074 MC 88 60 1 0 074 MC 175 40 3 0 010 MC 175 40 0 0 115 LI 175 50 175 55 MC 175 75 0 0 900 MC 175 95 0 0 045 MC 160 65 0 0 310 LI 75 65 160 65 TY 90 50 5 3 0 0 0 * Vb = TY 105 50 5 3 0 0 0 * Vcc - R5*I - 0.65 TY 183 82 5 3 0 0 0 * Ic = (Vcc - Ve) / R4 TY 168 43 5 3 0 0 0 * R4 TY 68 43 5 3 0 0 0 * R5 TY 66 55 5 3 0 0 0 * D1 TY 176 51 5 3 0 0 0 * Ve = Vb + 0.65 TY 65 82 5 3 0 0 0 * I TY 85 110 5 3 0 0 0 * Ic = (Vcc - Ve) / R4 TY 85 120 5 3 0 0 0 * Ic = ( Vcc - (Vb + 0.65) ) / R4 TY 85 130 5 3 0 0 0 * Ic = ( Vcc - (Vcc - R5*I -0.65 + 0.65) ) / R4 TY 85 140 5 3 0 0 0 * Ic = ( Vcc - (Vcc - R5*I) ) / R4 TY 85 150 5 3 0 0 0 * Ic = I * R5/R4

Con quattro transistor si quadruplica la Ic finale: (R5/R4)*4 = 18.8

Dirai: e l'hfe dov'e' finito? Fortunatamente nei circuiti a retroazione lo puoi (quasi e fortunatamente) dimenticare. Qui la retroazione e' creata dalla resistenza di emettitore, perche' il transistor riesce a condurre giusto quel tanto che basta per mantenere 0.6 .. 0.65V tra emettitore e base. Se conducesse di piu' diminuirebbe la Vbe (perche' aumenterebbe la caduta su R4) e tornerebbe a condurre di meno. Viceversa, viceversa :)

In pratica con i transistor in regime lineare retroazionato assumi come punto di partenza che il tutto si comporti per mantenere costante la Vbe.

Claudio_F

...poi la Vbe cambia con la temperatura, ma questa e' una disgrazia a cui far fronte successivamente... :-P

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Claudio_F

La domanda dunque permane: perch=E9 i progettisti ne hanno prevista una da 5W? Ci terrei proprio a capirlo.

Per il resto il tuo ragionamento mi convince, anche se devo meditarci ancora un po' su.

La configurazione del transistor come amplificatore di corrente + diodo per annullare la Vbe =E8 un "blocco circuitale" standard, con un nome particolare?

Grazie!

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kerneltrap

n

Quindi, confermando quanto scritto da Giorgio, se non si assorbe corrente i transistor potrebbero anche non essere accesi, si accendono solo se la corrente assorbita =E8 sufficiente a polarizzare la giunzione base-emettitore. Dico bene?

Ho notato che nel tuo schema hai lasciato fuori R9 (vedi schema originale). A cosa serve allora questa resistenza? E soprattutto, perch=E9 ce ne vuole una da 5W?

Grazie mille.

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kerneltrap

E` una forma di specchio di corrente. Per la potenza dissipata da R9 esistono quelle cose che si chiamano errori di calcolo o di stompa. Magari avevano specificato 0.5W.

--

Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
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Franco

Ciao Franco,

escluderei l'errore di stampa: c'=E8 una foto del circuito realizzato e si vedono BENE le resistenze da 5W e quelle da 10W. Sull'errore di calcolo non saprei dire... davvero possono non essersene accorti e aver realizzato il circuito in quel modo?

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kerneltrap

Altra teoria: hanno scelto quelle resistenze per le loro dimensioni fisiche maggiori. Sulla basetta proposta vanno infatti montate tra punti parecchio distanti e dalla parte del rame, non attraverso fori. Devono dunque anche scavalcare delle saldature. Sicuramente pi=F9 grosse sono pi=F9 comode in questo caso, ma certo avrebbero potuto scriverlo.

Reply to
kerneltrap

"kerneltrap"

Grazie del consiglio, potresti però spiegarmi che cosa succede in caso di caduta di rete, per cui l'elettronica potrebbe soffrirne? Tra l'altro, non si ha una "caduta di rete" ogni volta che l'alimentatore viene spento con il suo interruttore?

Supponi di star utilizzando l'alimentatore con una batteria da auto collegata all'uscita, per ricaricarla. Se viene meno la tensione di rete, accade che l'integrato si ritrova con 12 Volt sul pin di uscita regolata e con una tensione che sta andando a zero sul pin di ingresso. Questa è un'inversione di polarità che gli fa mooolto male. Probabilmente anche i transistor non gradiscono. Questo fatto potrebbe accadere anche con un carico altamente capacitivo. Il diodo suggerito impedisce che si instauri la predetta differenza di potenziale sull'ic (in pratica la batteria all'uscita mantiene carichi gli elettrolitici attraverso il diodo).

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Sito di schemi elettronici utili e belli, di "SOMMERGIBILE":
http://am3zz.altervista.org
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SOMMERGIBILE

,
[...]

In effetti l'articolo consiglia di collegare un diodo come suggerisci tu proprio nel caso si colleghi l'alimentatore e batterie o a grossi carichi capacitivi.

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kerneltrap

kerneltrap ha scritto:

e

Si, soprattutto con altri schemi similari dove D1 non c'e' e fino ad una =

certa corrente sono effettivamente interdetti, mentre in questo partono=20 il prima possibile.

L'ho lasciata fuori perche' non indispensabile ai fini del principio di=20 funzionamento. Dovrebbe migliorare la stabilita' e simmetria di tutti i=20 rami, in un certo senso "tentando" di imporre la stessa tensione di base =

a tutti i transistor, ma attendo eventuali conferme piu' rigorose (per=20 le quali potrebbero diventare importanti le caratteristiche dei=20 transistor usati).

Basta 1/4W (gia' sovradimensionata di tre volte)

Claudio_F

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Claudio_F

kerneltrap ha scritto:

Immagino che l'articolo non parli dei due disastri annunciati...

- non c'e' nessuna protezione per i cortocircuiti sull'uscita (forse loro non fanno mai corti)

- e' tutto affidato al punto di contatto striscante del potenziometro (forse i loro potenziometri sono perfetti e non "gracchiano" mai)

Claudio_F

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Claudio_F

Piu' o meno... dovremmo anche sapere che correnti ci sono in gioco (alimentatore da 20A?), beta del transistor, Vbe per una data corrente di base.

Ho fatto i conti con una Vbe di 0,6 .. 0,65V, ma se ad esempio saliamo con la Vbe a 1V dobbiamo dissipare 0,2W e quindi ne servirebbe una da

0,5W o meglio ancora 1W per restare poco piu' che tiepida.

Claudio_F

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Claudio_F

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