C.E.A.D.2.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 2 (3 ore) Raddrizzatore a semplice...

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.11

CIRCUITI ELETTRONICI CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALIANALOGICI E DIGITALI

LEZIONE N° 2 (3 ore)LEZIONE N° 2 (3 ore)

• Raddrizzatore a semplice semiondaRaddrizzatore a semplice semionda• Parametri tipici dei diodiParametri tipici dei diodi• Raddrizzatori a doppia semionda Raddrizzatori a doppia semionda

– Trasformatore a presa centraleTrasformatore a presa centrale– Ponte di GratzPonte di Gratz

• Alimentatore a filtro capacitivoAlimentatore a filtro capacitivo• Caratteristica di regolazioneCaratteristica di regolazione

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.22

Raddrizzatore a semplice Raddrizzatore a semplice semiondasemionda

• VVM M = 50 V N= 50 V N11/N/N2 2 = 1= 1

++VV11

++VV22

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.33

0,6000,00

|Vin|/100

Vu/100

VDC/100

Forme d’ondaForme d’onda

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.44

Calcolo delle grandezze Calcolo delle grandezze elettricheelettriche

%12114

1001100%

100100%%

)sin(1

2)sin(

1 ; )sin(

DCDCrms

MrmsMi

VdttvT

dtVtvT

vrRipple

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.55

Parametri Caratteristici del Parametri Caratteristici del diododiodo

• VVBR BR Tensione di Breakdown Tensione di Breakdown [V[VBRBR > V > VMM]]

• IIFAVFAV Valor medio della corrente Valor medio della corrente [I[IFAV FAV > > IIDCDC]]

• IIRMRM Corrente max ripetitiva Corrente max ripetitiva [I[IRMRM > > IIDCDC]]

[I[IMAXMAX]]

IVdtiT

VdtivT

tt1 2 3 4 5 6 7 8 9

123456789

tt1 2 3 4 5 6 7 8 9

123456789

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.66

ProgettoProgetto

• Fornire le specifiche del diodo e il rapporto Fornire le specifiche del diodo e il rapporto spire del trasformatore di un raddrizzatore spire del trasformatore di un raddrizzatore a semplice semionda in grado di fornire:a semplice semionda in grado di fornire:

• VVDCDC = 24 V = 24 V IIDCDC = 2.5 A = 2.5 A

partendo dalla tensione di rete (220 V 50 partendo dalla tensione di rete (220 V 50 Hz)Hz)

• Per il diodo si ha:Per il diodo si ha:• VVBRBR > V > VMM=V=VDCDC = 75.4 V, I = 75.4 V, IFAVFAV = I = IDCDC = 2.5 A, I = 2.5 A, IRMRM = I = IDC DC = =

7.8 A7.8 A

• Per il trasformatore si ha:Per il trasformatore si ha:• NN11/N/N22 =(V =(VRMSRMS 2)/V2)/VMM = (220 = (220 2)/75.4 = 4.132)/75.4 = 4.13

– (trascurando le cadute sui diodi)(trascurando le cadute sui diodi)

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.77

PotenzaPotenza

• Potenza utilePotenza utile

• Potenza erogata totalePotenza erogata totale

• RendimentoRendimento

W605.224 DCDCDC IVP

RMSURMS

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.88

OsservazioniOsservazioni

• Potenza del trasformatore PPotenza del trasformatore PTRTR > P > PE E (150 (150 VA)VA)

• Grave inconvenienteGrave inconveniente– Nel trasformatore passa una corrente a Nel trasformatore passa una corrente a

valor medio pari a Ivalor medio pari a IDCDC

– Tale corrente tende a saturare il ferro del Tale corrente tende a saturare il ferro del trasformatoretrasformatore

• Questo tipo di alimentatore può essere Questo tipo di alimentatore può essere utilizzato solo per piccole potenze utilizzato solo per piccole potenze

• (nel caso trattato siamo già oltre tale limite)(nel caso trattato siamo già oltre tale limite)

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.99

Raddrizzatore a doppia Raddrizzatore a doppia semiondasemionda

• Trasformatore a presa centraleTrasformatore a presa centrale

• VVMM = 50 V N = 50 V N11/N/N22 = 1 = 1

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1010

Forme d’ondaForme d’onda

-0,600

-0,400

-0,200

Vin/100

Vu/100

VDC/100

%3.481100%

2)sin(

2 ; )sin(

MrmsMi

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1111

Raddrizzatore a Ponte di GratzRaddrizzatore a Ponte di Gratz

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1212

ConfrontoConfronto

• Presa centralePresa centrale Ponte di GratzPonte di Gratz

• VVBRBR = 2V = 2VMM VVBRBR = V = VMM

• IIFAVFAV = I = IDCDC/2/2 IIFAVFAV = I = IDCDC/2/2

• IIRMRM = I = IDCDC /2/2 IIRMRM = I = IDCDC /2/2

• Caduta sui diodi VCaduta sui diodi V Caduta sui diodi Caduta sui diodi 2V2V

• Secondario a massaSecondario a massa Trasf. meno costosoTrasf. meno costoso

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1313

Progetto (ponte)Progetto (ponte)

• Fornire le specifiche del diodo e il rapporto Fornire le specifiche del diodo e il rapporto spire del trasformatore di un raddrizzatore spire del trasformatore di un raddrizzatore a semplice semionda in grado di fornire:a semplice semionda in grado di fornire:

• VVDCDC = 24 V = 24 V IIDCDC = 2.5 A = 2.5 A

partendo dalla tensione di rete (220 V 50 partendo dalla tensione di rete (220 V 50 Hz)Hz)

• Per i diodi si ha:Per i diodi si ha:• VVBRBR > V > VM M = V= VDCDC /2 = 37.6 V; I/2 = 37.6 V; IFAVFAV = I = IDCDC/2 = 1.25 A, /2 = 1.25 A,

IIRMRM > I > IMM = I = IDC DC /2= 3.9 A /2= 3.9 A

• Per il trasformatore si ha:Per il trasformatore si ha:• NN11/N/N22 =(V =(VRMSRMS 2)/V2)/VMM = (220 = (220 2)/37.6 = 8.272)/37.6 = 8.27

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1414

PotenzaPotenza

• Potenza utilePotenza utile

• Potenza erogata totalePotenza erogata totale

• RendimentoRendimento

W605.224 DCDCDC IVP

RMSURMS

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1515

Raddrizzatore con filtro Raddrizzatore con filtro capacitivocapacitivo

• VVMM =50 V =50 V

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1616

Forme d ‘ondaForme d ‘onda

-0,400

-0,200

Vu/100

TT11 TT22TT’’22

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1717

Calcolo delle grandezze Calcolo delle grandezze elettriche 1elettriche 1

-0,400

-0,200

Vu/100

RCTRCT

tVitCVi

tan)tan(

)sin()cos(0

)sin()cos(

TT11 TT22TT’’22

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1818

Calcolo delle grandezze Calcolo delle grandezze elettriche 2elettriche 2

-0,400

-0,200

Vu/100

eVVTVV

TT11 TT22

TVTCVi M

)sin()cos( 2

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.1919

Determinazione di TDeterminazione di T22

• Metodo “approssimazioni successive”Metodo “approssimazioni successive”

)sin( 2*

TVeVTtT MRC

10,5011,2512,0012,7513,5014,2515,0015,7516,5017,2518,0018,7519,50

Vu/100

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.2020

RippleRipple

• Si approssima la forma d’onda della Si approssima la forma d’onda della tensione d’uscita con un dente di segatensione d’uscita con un dente di sega

|Vin|/100

Vu/100

VDC/100

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.2121

EquazioniEquazioni

• Scarica lineare del condensatore Scarica lineare del condensatore (ovvero a corrente costante I(ovvero a corrente costante IDCDC) in un ) in un semiperiodosemiperiodo

|Vin|/100

Vu/100

VDC/100

fRCVfCR

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.2222

Curva di regolazioneCurva di regolazione

• Tensione continua Tensione continua vsvs Corrente d’uscitaCorrente d’uscita

fCRRIV

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.2323

Progetto 1Progetto 1

• Progettare un alimentatore in grado di Progettare un alimentatore in grado di fornire una tensione d’uscita Vfornire una tensione d’uscita Vuu = 24 V, = 24 V, IIDCDC = 2.5 A con un ripple r% = 5 % = 2.5 A con un ripple r% = 5 %

• CaricoCarico• RippleRipple

• Per TPer T11 e T e T22 si ha si ha

6.95.2

μF 60006.9503405.0

ms 33.132)sin(

0576.0006.06.9998.0sin

ms 5ms 17.5314

006.06.9314tantan

RCVVtVV

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.2424

Progetto 2Progetto 2

• Quindi si ha:Quindi si ha:

A 9.26)sin(

A 25.12

V 1.26

92.111.262220NN

V 1.2608.2242

V 17.4006.0502

TVTCViI

C.E.A.D.C.E.A.D. 2.2.2525

ConclusioniConclusioni

• Raddrizzatore a semplice semiondaRaddrizzatore a semplice semionda

• Raddrizzatori a doppia semiondaRaddrizzatori a doppia semionda– Trasformatore a presa centraleTrasformatore a presa centrale– Ponte di GratzPonte di Gratz

• Alimentatore a filtro capacitivoAlimentatore a filtro capacitivo

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