V AK. Fig.1 Caratteristica del Diodo

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1 1 Raddrizzaore - Generalià I circuii raddrizzaori uilizzano componeni come i Diodi che presenano la caraerisica di unidirezionalià, cioè permeono il passaggio della correne solo in un verso. In figura è mosraa la caraerisica Tensione-Correne di un diodo: I K K K I K γ K Fig.1 Caraerisica del Diodo Dalla caraerisica è evidene che per ensioni ra NODO e CTODO posiive il Diodo conduce, menre per ensioni negaive la correne di conduzione è molo piccola. Sfruando quesa proprieà del diodo è possibile realizzare circuii che permeono di oenere ensioni coninue da ensioni alernae. 1.1 Raddrizzaore a semionda Si consideri per esempio il circuio in figura 2.a. K in p in ou ou DC 0 π 2π Fig.2 a. Raddrizzaore con un unico diodo; b. Forme d onda delle ensioni di ingresso e uscia

2 p Il valore medio DC della ensione raddrizzaa è circa uguale a π menre il suo p valore efficace è uguale a 2 Per deerminare la qualià della ensione raddrizzaa si definisce il faore di ripple F r = dove r è la ensione di ondulazione o di ripple ed è definia come: = r DC 2 2 r DC Per il circuio proposo in figura 2.a il F r = 1, Raddrizzaori ad onda inera In figura 3 è mosrao un raddrizzaore che permee di oenere una ensione raddrizzaa a doppia semionda. I in = in I B = in B I ou 0 π 2π R L (a) (b) Fig.3 a. Schema di un raddrizzaore a doppia semionda; b. Correni di uscia nche in queso caso è possibile dimosrare che la ensione media in uscia è circa p p uguale a 2 menre il suo valore efficace è uguale a. π 2 Da quese due espressioni è possibile deerminare il faore di ripple che risula essere uguale a circa 0,483 e cioè molo inferiore allo sesso oenuo con il raddrizzaore a singola semionda.

3 Lo svanaggio del circuio in figura 3.a è quello di richiedere un rasformaore a presa cenrale. Queso inconveniene viene superao con il cosiddeo pone di Graez il cui schema di principio è mosrao in figura 4. I B in R L C I L I D Fig.4 Schema del raddrizzaore a pone di Graez La ensione che si oiene sul carico R L è la sessa di quella oenua con il circuio proposo in figura 3.a con il vanaggio di poer uilizzare un rasformaore più semplice da un puno di visa cosruivo. in Conducono - D I Conducono C - B I L 0 π 2π Fig.5 Tensioni e correni con raddrizzaore a pone di Graez

4 1.3 Raddrizzaore rifase Gli schemi proposi precedenemene sono relaivi a sisemi monofase; per sisemi rifase, bisogna uilizzare un alra ipologia di raddrizzaore il cui schema è mosrao in figura 5. P a n b ou c Fig.5 Schema elerico di un raddrizzaore rifase N Il principio di funzionameno del raddrizzaore rifase è lo sesso di quello monofase; ciascun diodo conduce quando la ensione ra l anodo e il caodo è maggiore di zero (nei diodi reali la ensione K deve essere maggiore di 0.7) e risula inerdeo nel caso conrario. In figura 6 viene mosrao in deaglio lo sao di ciascun diodo in funzione delle re ensioni di ingresso. La figura 7 mosra, inolre, l andameno della ensione in uscia (ra i puni P-N) in assenza del condensaore che normalmene viene inserio in uscia per livellare la ensione e il cui dimensionameno verrà raao in seguio.

5 Pn an bn cn Nn 5,6 6,1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 Fig.6 Sequenza dello sao dei diodi in un raddrizzaore rifase ou d d = 2 LL π/3 Fig.7 ndameno della ensione ra i puni P-N Il valore medio della ensione in uscia al raddrizzaore rifase può essere calcolao mediane la relazione seguene: = π 3 d d = LL

6 1.4 Dimensionameno del condensaore Come si è viso precedenemene, la ensione in uscia ad un raddrizzaore presena delle ondulazioni che devono essere necessariamene ridoe a valori acceabili mediane l uilizzo di un condensaore collegao in parallelo al carico. K C in ou Fig.8 Raddrizzaore a singola semionda con condensaore di filraggio ou rpp p DC T Fig.9 Tensione in uscia al raddrizzaore a singola semionda con condensaore in parallelo al carico Nell inervallo 0-1 il diodo è polarizzao direamene, il condensaore si carica con una cosane di empo molo bassa : τ c =R f C dove R f è la resisenza inerna del diodo in conduzione. ll isane 1 il caodo del diodo si rova alla ensione p (ensione di picco) che è la ensione a cui si è caricao il condensaore; il diodo si polarizza inversamene e il condensaore inizia a scaricarsi con cosane di empo che dipende dal carico e dalla capacià.

7 Si dimosra facilmene che nel caso di raddrizzaore a singola semionda, la ensione rpp è daa dalla seguene espressione: rpp = DC fr C Nel caso di raddrizzaore rifase si uilizza, invece, la relazione seguene: T I C = 4 che lega la capacià sessa al periodo del segnale da raddrizzare, al ripple di ensione massimo che si vuole avere e alla correne: L C = Capacià T = Periodo del segnale raddrizzao I = Correne = Ripple di ensione I condensaori che si rovano in commercio hanno in genere un limie di ensione di 450. Ciò rappresena un grosso limie nel caso in cui il condensaore deve essere collegao a valle di un raddrizzaore rifase. In queso caso, infai, il valore di ensione in uscia dal raddrizzaore è di circa 513. Queso problema può essere facilmene risolo uilizzando una configurazione mosraa in figura: P N Fig.10 Schema di collegameno dei condensaori

8 Collegando due condensaori in serie, la ensione ra i puni P-N si riparisce in due pari uguali; nello sesso empo, però, anche la capacià oale dei due condensaori si dimezza. Per rioenere nuovamene la capacià oale richiesa è sufficiene collegare in parallelo ai due condensaori un alra coppia di condensaori. In definiiva si oiene una serie di due paralleli come in figura. 1.5 Crieri di realizzazione del DC-Link In figura 11 viene mosrao un filro capaciivo realizzao uilizzando semplicemene due barre di rame parallele monae sui morsei del condensaore. Il circuio equivalene del filro così realizzao presena olre alla capacià del condensaore anche una resisenza serie molo piccola e una induanza di dispersione rilevane. dv Per ridurre quesa induanza di dispersione e quindi i rilevani che da essa d derivano, è imporane curare la realizzazione del filro. C B D Fig.11 In paricolare è opporuno realizzare una sruura cosiddea a sandwich come in figura 12. Quesa sruura prevede di uilizzare, anziché due barre parallele, due piani paralleli separai da uno srao di dielerico come un vero e proprio condensaore. In queso modo si riduce sensibilmene l induanza parassia e di conseguenza i problemi ad essa legai.

9 Lamine di rame Dielerico Condensaore Fig.12 Filro capaciivo realizzao con sruura sandwich