presenta:
Alimentatore senza trasformatore
con pila tampone
di IZ1TQI Aldo
Il presente elaborato è nato dalla constatazione della scarsa e scarna letteratura, in merito, su Internet; tra l'altro o troppo superficiale o troppo complicata. Per correnti modeste, nell'ordine di 100-300mA, è possibile il seguente circuito; dico possibile, solo per questione d'ingombro e di costo dei condensatori. Il circuito viene presentato sinteticamente con relative formule ed con un esempio concreto.
Al diodo zener, può essere sostituito un riduttore di tensione stabilizzato tipo LM78xx.
Il funzionamento della pila tampone:
finchè sul catodo di D1 è presente la tensione d'alimentazione, D2 non può condurre e la pila è mantenuta carica da R2;
appena viene a mancare la tensione, D2 può condurre e D1 impedisce che la corrente di pila rifluisca sullo zener.
Quindi il caso di "black-out" entra in funzione la pila, che fornirà 9v - 0,7 = 8,3v, a seguito della caduta di tensione su D2.
UN PO' DI TEORIA
In un condensatore C , sottoposto a tensione alternata, la corrente di picco (Ip)
sarà Ip = C x Vp
ω
e la pulsazione è: ω = 2π ossia ω = 2πf
T
allora Ip x T = C x Vp e Ip = 2 π x C x Vp
2π T
ossia Ip = 2π x f x C x Vp ma Vp = Veff x √2
quindi Ip = 2πf x C x Veff x √2
La corrente che attraversa il carico (necessariamente uguale alla Ip) sarà Vc
Rc
pertanto se Vc = 100mA (poiché desideriamo Vc = 15 V e Rc = 150Ω)
Rc
allora potremo scrivere Vc = 2πf x C x Veff x √2 ossia C= Vc
Rc RC x (2π x f x Veff x √2)
oppure Ic = 2πf x C x Veff x √2 ( Ic è la corrente che scorre nel carico)
ossia C = Ic allora
2πf x Veff x √2
essendo Vp = 220 x √2 = 311 V ;
essendo Ic = 0,1 A ed essendo f = 50 Hz, la frequenza di rete
avremo 0,1 : (6,28 x 50 x 311) = 0,1 : 97654 = 1,024 µF.
Tuttavia, volendo trattare l’argomento in forma più approssimativa ed in maniera più pratica ed intuitiva, consiglio di seguire le sottostanti formulette (Figura 2).
R1 serve a limitare la corrente durante la prima fase di carica del condensatore C1, che inizialmente si comporta come un cortocircuito.
Al diodo zener, può essere sostituito un riduttore di tensione stabilizzato tipo LM78xx.
Il funzionamento della pila tampone:
finchè sul catodo di D1 è presente la tensione d'alimentazione, D2 non può condurre e la pila è mantenuta carica da R2;
appena viene a mancare la tensione, D2 può condurre e D1 impedisce che la corrente di pila rifluisca sullo zener.
Quindi il caso di "black-out" entra in funzione la pila, che fornirà 9v - 0,7 = 8,3v, a seguito della caduta di tensione su D2.
UN PO' DI TEORIA
In un condensatore C , sottoposto a tensione alternata, la corrente di picco (Ip)
sarà Ip = C x Vp
ω
e la pulsazione è: ω = 2π ossia ω = 2πf
T
allora Ip x T = C x Vp e Ip = 2 π x C x Vp
2π T
ossia Ip = 2π x f x C x Vp ma Vp = Veff x √2
quindi Ip = 2πf x C x Veff x √2
La corrente che attraversa il carico (necessariamente uguale alla Ip) sarà Vc
Rc
pertanto se Vc = 100mA (poiché desideriamo Vc = 15 V e Rc = 150Ω)
Rc
allora potremo scrivere Vc = 2πf x C x Veff x √2 ossia C= Vc
Rc RC x (2π x f x Veff x √2)
oppure Ic = 2πf x C x Veff x √2 ( Ic è la corrente che scorre nel carico)
ossia C = Ic allora
2πf x Veff x √2
essendo Vp = 220 x √2 = 311 V ;
essendo Ic = 0,1 A ed essendo f = 50 Hz, la frequenza di rete
avremo 0,1 : (6,28 x 50 x 311) = 0,1 : 97654 = 1,024 µF.
Tuttavia, volendo trattare l’argomento in forma più approssimativa ed in maniera più pratica ed intuitiva, consiglio di seguire le sottostanti formulette (Figura 2).
R1 serve a limitare la corrente durante la prima fase di carica del condensatore C1, che inizialmente si comporta come un cortocircuito.
In figura 1, lo schema elettrico del circuito
il ponte di diodi è costituito da 4 x 1N4007
In figura 2, le formule pratiche semplificate
L'esempio:
Supposti:
I = 100mA e Vz = 10,4 V
Vp = Veff x √2 = 220 x 1,4142 = 311
(ricorco che √2 = 1,4142…. e che la Vpp di rete è 2 x Vp = 622 V, noi tuttavia consideriamo la Vp perchè il ponte a diodi rende la tensione pulsante)
R = (311 – 10,4) : 0,1 = 3006 Ω
La reattanza capacitiva di Cx fornirà la resistenza R di caduta cioè:
Xc = R
f = 50 Hz la frequenza di rete
Cx = 1 : (6,28 x 50 x 3006) = 1µF circa
Cx = 1µF ( 600VL )
Per ogni µF aggiuntivo, per ogni Cx otterrete 100mA di corrente in più. In realtà, essendoci un condensatore ad ogni polarità dell’alternata, la VL dei condensatori può essere anche di 300 VL; non è consigliabile di meno. Oppure si possono usare due elettrolitici nella seguente maniera …
In ogni caso, personalmente, eviterei tale configurazione, essendo gli elettrolitici soggetti ad invecchiamento e a facili perdite, con conseguenti ebollizioni e… scoppi
N.B. Il circuito, pur avendo due condensatori, uno per polarità, pur avendo un raddrizzatore a ponte,
ma essendo privo di trasformatore, non si può considerare propriamente isolato dalla rete luce,
quindi all’occhio! ... estrema prudenza!!
ma essendo privo di trasformatore, non si può considerare propriamente isolato dalla rete luce,
quindi all’occhio! ... estrema prudenza!!