CIRCUITI DI IMPIEGO DEI DIODI

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1 UT D MPEGO DE DOD addrzzare ad na seonda. l crcto pù seplce, che pega l dodo coe raddrzzatore d na tensone alternata, è rappresentato n Fg.. n esso n generatore deale d tensone alternata l c valore stantaneo è: Fgra Eqazone e( t) Esen( t) alenta n sere, trate l dodo, la resstenza, che costtsce l carco tle per l crcto. A cap della resstenza stessa s preleva la tensone raddrzzata tle Eqazone nfatt l generatore d tensone alternata, polarzza n anera dretta l dodo drante la seonda postva [0, ] ettendolo n condzone. Drante, nvece, la seonda negatva [, ] l dodo è polarzzato n odo nverso e qnd nterdetto. Da notare che la assa tensone nversa a c è sottoposto l dodo n qesto ntervallo è E. 'andaento della corrente anodca è allora d tpo plsante, così coe qello della tensone tle. e nel crcto d Fg s fa l eqazone alla agla s ottene: Fgra Eqazone 3 E D E D Dove D è la c.d.t., dovta alla resstenza nterna del dodo. Qesto sstea d raddrzzaento prevede a cap del carco tle na tensone plsante ad na seonda (Fg. ) l c valore edo nel perodo, consderando la fora d'onda raddrzzata pratcaente snsodale, vale: Eqazone 4 E E addrzzatore a doppa seonda. Per aentare l valore edo della tensone raddrzzata e precsaente per raddopparlo, s rcorre al raddrzzaento a doppa seonda, pegando de dod con catod nt coe è rappresentato n Fg. 3 a).

2 Qesta volta l'alentazone del crcto avvene attraverso n trasforatore, l c praro è collegato al generatore d tensone alternata (rete d dstrbzone dell energa elettrca) e nel qale v è n secondaro d alta tensone, coposto d de seavvolgent gal, la c presa centrale è collegata a assa. e de tenson E e E gal fra loro e dsponbl agl estre lber de de seavvolgent sono fra loro sfasate d 80, coe s vede dal grafco d Fg. 3 b). D consegenza, de anod condcono alternatvaente ogn 80 n odo che la tensone tle, dsponble s catod, a cap del carco, rslta raddrzzata a doppa seonda. osì facendo, l valore edo della tensone raddrzzata (par al valore contno nel perodo) rslta l doppo del precedente, ossa, consderando sepre snsodale la fora d'onda raddrzzata: Eqazone 5 E E Fgra 3 la c dsposzone è rappresentata n Fg. 4. e s desdera raddrzzare abede le seonde, non avendo a dsposzone nel trasforatore l secondaro d alta tensone a presa centrale, s resce egalente nell'ntento, provvedendo, edante n ponte d raddrzzator, Fgra 4 Qesto sstea ha l vantaggo, raddrzzando l ponte l'onda ntera, d ottenere la stessa apezza e lo stesso andaento plsante della tensone a cap del carco, coe qella del crcto d Fg. 3 con nero età d spre sl secondaro. Per contro, l crcto a ponte rchede 4 raddrzzator. rca l fnzonaento del ponte d raddrzzator, c ltao ad osservare che, allorché gnge la seonda postva, essa partendo dal nodo A passa attraverso l dodo, l carco anodco e, qnd, s chde con l generatore trate dodo 3. Qando gnge la seonda negatva, ossa postva per l nodo B, essa percorrendo l dodo, l carco anodco, s chde con l generatore attraverso l dodo 4. Da notare che n abede cas, attraverso l carco la corrente ha crcolato sepre nello stesso senso secondo l dagraa d Fg. 4 b). n qesto caso trovandos dod n sere a de a de, la assa tensone nversa a c sono sottopost è E

3 dat relatv alle grandezze n goco ne crct d raddrzzaento a de seonde o a ponte d Graetz, sono rportat nella Tab. Tabella Dat s crct d raddrzzaento. Nella Tab. sono rportat valor che legano fra loro le grandezze n goco ne crct d raddrzzaento pù coneente sat n rado elettronca. on E ed E, l ed l sono ndcat valor effcac e ass della tensone e della corrente d ngresso; con, eff, l eff valor ed ed effcac delle tenson e delle corrent al carco; con nv la tensone nversa a c sono sottopost dod; con l dp, l d, l deff le corrent d pcco, eda ed effcace ne dod; con K r l coeffcente d rpple, nteso coe l rapporto fra l valore effcace della tensone della fondaentale della tensone d rpple e l valore edo della tensone al carco. on A la potenza apparente all'ngresso; con A c la potenza dsspata da carco. Qest'lta è data n fnzone d e d n qanto qest sono faclente srabl con no strento a bobna oble. dat della tavola s rferscono ad n carco ohco. Alentator Per l fnzonaento de crct elettronc occorrono sorgent d energa contna; pertanto bsogna trasforare al valore desderato e qnd Fgra 5 raddrzzare la tensone alternata che vene fornta attraverso la rete d dstrbzone. A tale scopo provvedono così dett «alentator». Ess sono costtt da n trasforatore d alentazone, da n crcto rettfcatore e da n ltro d lvellaento. o schea a blocch d n alentatore è rportato n Fg 5.

4 l crcto trasforatore è costtto da n trasforatore o da n atotrasforatore l qale ha l copto d trasforare l valore d tensone dal valore d rete 30 al valore d tensone desderato 4 9 etc. a seconda della destnazone d so. l crcto rettfcatore è del tpo d qell consderat ne paragraf precedent, e coe s è osservato la tensone d scta a cap del carco tle è d tpo plsante (a seplce o a doppa seonda). Nel tpo a na se onda l valore edo nel perodo della tensone a cap della resstenza d carco, vale: Eqazone 6 E E entre nel raddrzzaento a doppa seonda l valore edo raddoppa, ossa: Eqazone 7 E E n entrab cas, la tensone plsante d'scta è allora coposta da na coponente contna, che è par al valore edo della tensone raddrzzata, e da na coponente alternata, la qale non essendo perfettaente snsodale, è coposta, a sa volta, da na freqenza fondaentale e da aronche. Dato che l crcto vene alentato dalla rete d dstrbzone dell'energa elettrca, la c freqenza è d 50 Hz, nel raddrzzaento a na seonda la freqenza fondaentale della coponente plsante è 50 Hz, entre ne raddrzzaento a doppa seonda tale freqenza raddoppa, ossa è par a 00 Hz. l fltro d lvellaento è ndspensable per poter rendere pratcaente contna la grandezza plsante fornta dal raddrzzatore. a sa fnzone è qella d elnare la coponente alternatva della tensone raddrzzata e d aentare n larga sra l valore edo della coponente contna d'scta, n odo che essa raggnga l'85 90 % del valore asso della tensone raddrzzata. Fltr d lvellaento. FTO APATO. Prendao n esae l crcto d Fg. 6 a) n c, n n norale crcto d raddrzzaento ad na seonda, s è posto n parallelo al carco n condensatore d elevata capactà. Drante l pro qarto d'onda l condensatore s carca al valore asso della tensone del generatore E (Fg. 6 b), portando d consegenza anche l catodo del raddrzzatore a qesta tensone. Qando la tensone del generatore scende a valor nferor a qell della tensone catodca, ossa alla carca assa raggnta dal condensatore, l dodo s nterdce. Drante qesto ntervallo è l condensatore che s provvsa generatore e, edante la corrente d scarca, fornsce energa al carco (tepo t 0 t ). a scarca è tanto pù rapda qanto pù pccolo è l condensatore e la resstenza d carco. Appena la tensone a cap dell'anodo raggnge e spera la tensone resda a cap del condensatore, crcola corrente nel dodo, ed l condensatore s rcarca con n plso d corrente tanto pù ntenso qanto pù grande è la capactà stessa, recperando gl [Asec.] perdt nella scarca. nfatt nel breve tepo t t l condensatore deve rentegrare la qanttà d corrente perdta nel tepo t 0 t, n odo che l'area della scarca egagl qella della rcarca.

5 Per l'ntegrtà del dodo, vene ltato dal costrttore l gzzo d corrente d rcarca del condensatore, ndcando l valore asso d capactà da collegare tra catodo e assa. oe s era detto n precedenza e coe s pò nttvaente dedrre dal grafco d Fg. 6 b) la tensone al carco è coposta da na parte contna con sovrapposta na coponente alternata. Qest'lta prende l noe d tensone d rpple: r. l rapporto tra l valore effcace della tensone d rpple e l valor edo della tensone al carco è chaato coeffcente d rpple K r. Fgra 6 Eqazone 8 Kr eff Tanto pù pccolo è K r tanto glore è l'alentatore: Per dnre l valore della tensone d rpple s pò sare n crcto raddrzzatore a de se onde o a ponte d Graetz. n tal, caso, fero restando l processo d carca e scarca del condensatore, s dezzano tep d attazone del cclo e la freqenza della tensone d rpple è doppa rspetto a pra. FTO A P GEO. Per ltare lterorente l valore della tensone d rpple, s nterpone tra l condensatore, e l carco na cella coe n Fg. 7, ottenendo così n fltro detto a p greco. edao qanto vale l rpple della tensone sl carco. Per Fgra 7 l calcolo del rpple occorre calcolare eff sl carco. e ndchao con eff la tensone sl condensatore, rappresentante la tensone che s avrebbe sl carco se non c fosse l fltro a p greco, e con eff la tensone sl carco, qando agsce l fltro. Applcando l parttore d tensone s ha: Eqazone 9 c eff eff cordando l eqazone 8, sosttendo l eqazone 9 s ha:

6 c r c eff eff c eff r K K Analzzao l terne: j j j j j j j c Essendo > allora K r < K r. qnd l rpple s n alentatore con fltro a p greco rslta rdotto. Allo stesso rsltato s arrva se s consdera l crcto d fgra 8 Fgra 8 dat relatv alla grandezze n goco sono rportat nella Tab.. Tabella Per la progettazone d n alentatore con dod a secondttore, oltre che de dat rportat nella tavola, c s pò servre de dagra d Fg. 9, 0, e.

7 Fgra 9 Fgra 0

8 Fgra Fgra n ess sono rportat, n fnzone del prodotto nf e eq n valor d E ; dp d ; deff d

9 l valore d n è per crct d raddrzzaento a na se onda, per qell ad onda ntera. eq è la soa d + dfferenzale del dodo + degl avvolgent del trasforatore. dp deff valor del rapporto, e servono per la scelta de dod da pegare, per l calcolo della loro d d teperatra d fnzonaento e, qnd, per l tpo d ontaggo da preferre; dat qest che vengono fornt dal costrttore per ogn tpo d dodo. Esepo: on l crcto d Fg. 3 s vole alentare n carco = 50. ppost: E = e = 000F s deternno valor delle tenson e corrent nel carco e nel dodo. solzone: Dalla Tab., ne dat relatv al tpo d fltro, s ha: Fgra 3 5 f 5 0.0F 000F Qnd l nostro condensatore verfca la condzone. l valore della tensone sl carco s deterna dalla stessa tabella. E f a corrente sl carco e sl dodo vale: 5.4 d A 50 a tensone nversa del dodo deve essere aleno: nv = E = l coeffcente d rpple vale: K r 3.46 f %; edao se l dodo scelto BY36 soddsfa le condzon:

10 calcolao: nf n f nel dgraa d fgra s evdenza la crva relatva la terne n f 3.4 (fg. 4). tra na lnea parallela, all asse delle x, partendo dal pnto E a corrspondente ascssa Fgra 4 vale: eq eq Da dagra d fgra e, con analogo procedento s rcavano: dp d deff d.5 dp deff d d Qnd l dodo sarà scelto n fnzone d: dp = 3,85 A, d = 0,308 A, nv l dodo BY6, avendo: d = 0,8 A, dp = 5 A, nv = 00, soddsfa alle condzon rcheste. Dplcatore d tensone. È l crcto pù coneente pegato allorché s deve alentare n radorcevtore od n televsore, qando esstono proble d econoa e d'ngobro. nfatt, con qesto crcto, s pò evtare l'pego del trasforatore d alentazone, collegando l crcto drettaente alla tensone d rete. l dplcatore d tensone rappresentato n Fg. 9 fnzona Fgra 5 nel segente odo. l dodo, per effetto della carca al valore asso d, s trova a so cap (A e B) la tensone che vara fra lo zero ed l doppo della tensone assa d rete. Qesta tensone, par a E, trate l dodo, la c cadta nterna nel senso della condzone, è pratcaente trascrable, vene trasferta per ntero a cap del condensatore elettroltco e qnd a cap del carco coe tensone contna, secondo le polartà ndcate nella fgra stessa.

11 Trplcatore d tensone. l trplcatore d tensone è raraente pegato perché presenta na forte coponente d ronzo a cap del carco. a Fg. 0 rappresenta lo schea elettrco del trplcatore. n esso, drante la seonda postva, della tensone d rete, l condensatore s carca attraverso l dodo, a E. ccessvaente la seonda negatva, Fgra 6 per effetto della, carca attraverso l dodo al potenzale E. Nella sccessva seonda postva condce l dodo 3 che provvede, carcando 3 a E (tensone presente a cap d ) a stablre a cap del carco n potenzale part a 3E. Natralente l'solaento de condensator elettroltc e 3 deve essere proporzonato alle tenson n goco. Qadrplcatore d tensone. qadrplcatore d tensone (coe anche, l trplcatore) vene pegato, d solto, per l'alentazone degl elettrod de tb a ragg catodc per oscoscop, dove alta è la tensone che occorre e bassa è la corrente che s rchede (qalche A). o schea del qadrplcatore è rappresentato n Fg.. l Fgra 7 soare le loro tenson d'scta. fnzonaento è olto evdente: nfatt, s pò notare l'pego d de dplcator d tensone collegat n odo da nfne, n Fg. è rappresentato n crcto generale d oltplcatore d tensone, capace d oltplcare la tensone d alentazone per n fattore ntero qalsas. ndcando con n l nero d volte che s vole oltplcare l valore asso della tensone d rete, l nero d dod da pegare è par ad n stesso. Alentator stablzzat. Fgra 8 tablzzare n alentatore sgnfca rendere ndpendente, entro dscret lt, la sa tensone d scta sa dalle varazon della tensone d rete, sa dalle varazon della corrente assorbta dal carco. Qesto secondo caso s verfca noralente qando l'alentatore provvede all'alentazone d aplfcator. nfatt ess rchedono, sotto tensone costante, na corrente tanto pù ntensa qanto è pù elevata la loro potenza d scta. pò allora dedrre che l carco, eqvalente all'aplfcatore, rspetto ad na deternata condzone d fnzonaento, aenta o dnsce l so valore (rchedendo qnd pù o eno corrente) rspettvaente al dùre o al crescere della potenza d scta. pego del dodo ener coe stablzzatore d tensone. Negl alentator per crct che rchedono corrent non olto elevate, s ottene na sffcente stablzzazone della tensone d scta edante l'pego de dod ener. l dodo va posto n parallelo al carco, entre tra l fltro d lvellaento (che spesso s rdce ad na sola grossa capactà) ed l carco stesso va Fgra 9

12 posto n resstore, coe llstrato n Fg. 3. a varazone della tensone d scta è data da: Eqazone 0 T 0 Dove: coeffcente d stablzzazone Eqazone : r resstenza d scta Eqazone : z z r r 0 (coeffcente d teperatra) fornto dal costrttore. r è la resstenza dfferenzale del dodo ener nella zona d fnzonaento, valore fornto dal costrttore. n generale: Eqazone 3 U r Eqazone 4 Eqazone 5 Eqazone 6 Eqazone 7 P 'alentatore stablzzato deve fornre na tensone d scta la pù costante possble al varare d o d. n pratca percò s possono verfcare tre cas:. e varano entrab;. vara entre rane costante; 3. è costante entre vara ceglendo coe corrente na d ener ( zn ) crca l 0 % d, s ha: ondzone : Eqazone 8 n.

13 Eqazone 9 r. z n Eqazone 0. n Eqazone P n condzone : Eqazone n. Eqazone 3 Eqazone 4 P condzone 3: Eqazone 5. Eqazone 6 Eqazone 7 P n Dove è ntesa la tensone d ener e con P la assa potenza dsspata dallo ener. Esepo: Dsponendo d na tensone = 4 ±, s vole alentare, con l crcto d Fg. 0 n carco alentato ad na tensone = 9 e che assorbe na corrente,, varable da 50 a 300 A. alcolare valor d:, tensone, corrente e potenza del dodo zener, spposto r =.5. solzone. Fgra 0 e varano entrabe, pertanto c trovao nella condzone, per c: n rz 3 n A n

14 4 9 3 P n W 9 tablzzazone con transstore n sere. Un altro etodo per stablzzare la tensone d scta d n alentatore è qello d porre n sere, fra l fltro d lvellaento e l carco, n transstore la c base è antenta ad n potenzale costante edante n dodo ener (Fg. ). a tensone base eetttore del transstore è data dalla dfferenza fra la tensone d ener e qella d scta: Fgra Eqazone 8 BE z Ad ogn varazone d corrsponde qnd na varazone d segno opposto d BE. Pertanto se aenta: BE dnsce, rendendo eno condttore l transstore, che aentando d consegenza la sa E, copensa l'aento d. l processo nverso avvene allorqando dnsce. n pratca, per ottenere na sffcente stablzzazone, s scegle Eqazone B B hfe noltre: la potenza dsspata dal transstor vale: vale: Eqazone 30 D P Eqazone 3 B a potenza dsspata dal dodo zener è: Eqazone 3 P z B Esepo: Dsponendo d na tensone = 4 ±, s vole alentare, con l crcto d Fg. 0 n carco alentato ad na tensone = 9 e che assorbe na corrente,, varable da 50 a 300 A. alcolare valor d:, tensone, corrente e potenza del dodo zener, spposto r =.5 noltre l transstor ha segent dat: h FEn = 45 e h FE = 30

15 Densonare l crcto d fgra : solzone. a potenza del dodo deve essere: P W D Fssat (ettendos nelle condzon peggor): 5 B Bn h h 9 B deterna: B FE n FE n 30A A 0.38A a potenza dsspata dal dodo vale: Pz B n W 9 l dodo ener B99 soddsfa alle condzon rcheste.