Alimentatore stabilizzato 12V 8A
Autocostruzione
di Beppe IK2XEH
Scheda tecnica
E’ un semplice alimentatore stabilizzato, costruito volutamente con materiale di recupero e semplice reperibilita’. L’idea e’ nata dalla necessita’ di alimentare un’autoradio con 4 uscite da 25W cad., ed una corrente di picco di 8A totali.
Alimentazione: 220 V a.c.
Tensione in uscita: 12 V c.c. stabilizzati
Corrente: 8 A max
Tensione in uscita: 12 V c.c. stabilizzati
Corrente: 8 A max
Descrizione del circuito
Esamineremo ora in sequenza i principali componenti: come in tutti gli alimentatori stabilizzati in tensione iniziamo dal trasformatore (T) che deve garantire la potenza al carico e di conseguenza gli ampere richiesti, in questo caso dovra’ avere una potenza apparente di almeno 140 VA.
In successione troviamo il ponte raddrizzatore (PR) che in questa versione e’ stato realizzato con 8 diodi di potenza adeguata, due in parallelo per ogni ramo (min. 5A 50V cad.).
Segue il condensatore di filtro da circa 10.000 µF 35V, sostituito con 3 da 3.300 µF 35V, collegati in parallelo (per maggiore reperibilita’ e convenienza).
Il cuore del circuito e’ un semplice integrato (IC) regolatore fisso a tre terminali µA 7812. Il terminale M del regolatore e’ stato sollevato da massa (di circa 0,7V) con un diodo al silicio (tipo 1N4001) polarizzato direttamente in modo che la tensione sull’uscita del regolatore risulti prossima a 12,7V. Tale tensione sara’ poi applicata in base ai transistori finali (TR1-TR2) 2N3055 tramite una resistenza (R1-R2) da circa 1 ohm ½ watt posta in serie a ciascuna base come indicato sullo schema. Con una tensione di base dei transistor finali di 12,7V (e considerando che la caduta all’emettitore della VBE silicio e’ anch’essa di circa 0,7V) l’emettitore dara’ di conseguenza 12V stabilizzati in uscita.
Sempre sull’uscita occorre un condensatore di filtro da almeno 1000 µF 25V.
Il nostro prototipo collegato ad un carico di circa 8A di picco, se opportunamente dissipato, non necessita di ventola di raffreddamento.
Esamineremo ora in sequenza i principali componenti: come in tutti gli alimentatori stabilizzati in tensione iniziamo dal trasformatore (T) che deve garantire la potenza al carico e di conseguenza gli ampere richiesti, in questo caso dovra’ avere una potenza apparente di almeno 140 VA.
In successione troviamo il ponte raddrizzatore (PR) che in questa versione e’ stato realizzato con 8 diodi di potenza adeguata, due in parallelo per ogni ramo (min. 5A 50V cad.).
Segue il condensatore di filtro da circa 10.000 µF 35V, sostituito con 3 da 3.300 µF 35V, collegati in parallelo (per maggiore reperibilita’ e convenienza).
Il cuore del circuito e’ un semplice integrato (IC) regolatore fisso a tre terminali µA 7812. Il terminale M del regolatore e’ stato sollevato da massa (di circa 0,7V) con un diodo al silicio (tipo 1N4001) polarizzato direttamente in modo che la tensione sull’uscita del regolatore risulti prossima a 12,7V. Tale tensione sara’ poi applicata in base ai transistori finali (TR1-TR2) 2N3055 tramite una resistenza (R1-R2) da circa 1 ohm ½ watt posta in serie a ciascuna base come indicato sullo schema. Con una tensione di base dei transistor finali di 12,7V (e considerando che la caduta all’emettitore della VBE silicio e’ anch’essa di circa 0,7V) l’emettitore dara’ di conseguenza 12V stabilizzati in uscita.
Sempre sull’uscita occorre un condensatore di filtro da almeno 1000 µF 25V.
Il nostro prototipo collegato ad un carico di circa 8A di picco, se opportunamente dissipato, non necessita di ventola di raffreddamento.
Schema elettrico
RESISTENZE:
R1= 1 Ω 1/2W
R2= 1 Ω 1/2W
R3= 1 kΩ 1/4W (alim. LED)
CONDENSATORI:
C1= 3300 µF 35 V elettrolitico
C2= 3300 µF 35 V elettrolitico
C3= 3300 µF 35 V elettrolitico
ELENCO COMPONENTI
R1= 1 Ω 1/2W
R2= 1 Ω 1/2W
R3= 1 kΩ 1/4W (alim. LED)
CONDENSATORI:
C1= 3300 µF 35 V elettrolitico
C2= 3300 µF 35 V elettrolitico
C3= 3300 µF 35 V elettrolitico
C4= 1000 µF 25 V elettrolitico
VARIE:
T = Trasformatore 140 VA - sec. 14 V
PR = Ponte raddrizzatore (n.8 diodi min. 5A 50V cad.)
D1= 1N4001
TR1 = Transistor 2N3055
TR2 = Transistor 2N3055
IC = 7812 regolatore di tensione
LED
F1 = Fusibile 0,6A
F2 = Fusibile 10A
VARIE:
T = Trasformatore 140 VA - sec. 14 V
PR = Ponte raddrizzatore (n.8 diodi min. 5A 50V cad.)
D1= 1N4001
TR1 = Transistor 2N3055
TR2 = Transistor 2N3055
IC = 7812 regolatore di tensione
LED
F1 = Fusibile 0,6A
F2 = Fusibile 10A
Approfondimenti
Calcoliamo la corrente che dovra’ scorrere nell’integrato (IC) regolatore:
considerando il beta o guadagno del transistor 2N3055, essa sara’ di circa 10 volte minore per cui la base avra’ bisogno di una corrente diminuita di 10 volte rispetto a quella all’emettitore (cioe’ 0,8 pgreco).
La dissipazione nell’integrato regolatore sara’ (17-12,7) x 0,8 = 4,3V x 0,8A = 3,44W.
Consultando le specifiche tecniche dell’integrato 7812 si nota che la potenza massima e’ di 15W nel caso in cui sia ben dissipato. (Nel nostro caso 3,44W).
Passiamo alla dissipazione dei transistori finali (TR1-TR2):
con una tensione alternata di 14V dal secondario del trasformatore (T), una volta raddrizzata dal ponte (PR) e dopo il filtro costituito dagli elettrolitici 3x3.300µF deve risultare una tensione sotto carico non inferiore a 17V (14 x √2), all’uscita abbiamo visto che e’ di 12V, ne consegue che la tensione “trattenuta” dal transistor finale e’ 17-12=5V la quale moltiplicata per la corrente massima 8A ottiene 40W (5Vx8A=40W).
Il transistor 2N3055 e’ stato progettato per una potenza superiore ai 100W, in condizioni di buona dissipazione, con una corrente MAX di 15A (nel nostro caso 40W max con corrente di picco di 8A).
Tale potenza dovrebbe essere sopportata dal transistor, ma da solo non e’ in grado e si surriscalda, viene cosi’ “aiutato” da un dissipatore riuscendo cosi’ a smaltire tranquillamente questa potenza richiesta che e’ quella di punta massima.
In questo progetto basterebbe un dissipatore di 12 cm realizzabile anche con un pezzo di telaio in alluminio per infissi.
Se si vuole migliorare ulteriormente la dissipazione del calore e’ sufficiente aggiungere una piccola ventola a 12V c.c. (recuperata da un vecchio alimentatore per PC) che va ad autoalimentarsi sui morsetti d’uscita.
considerando il beta o guadagno del transistor 2N3055, essa sara’ di circa 10 volte minore per cui la base avra’ bisogno di una corrente diminuita di 10 volte rispetto a quella all’emettitore (cioe’ 0,8 pgreco).
La dissipazione nell’integrato regolatore sara’ (17-12,7) x 0,8 = 4,3V x 0,8A = 3,44W.
Consultando le specifiche tecniche dell’integrato 7812 si nota che la potenza massima e’ di 15W nel caso in cui sia ben dissipato. (Nel nostro caso 3,44W).
Passiamo alla dissipazione dei transistori finali (TR1-TR2):
con una tensione alternata di 14V dal secondario del trasformatore (T), una volta raddrizzata dal ponte (PR) e dopo il filtro costituito dagli elettrolitici 3x3.300µF deve risultare una tensione sotto carico non inferiore a 17V (14 x √2), all’uscita abbiamo visto che e’ di 12V, ne consegue che la tensione “trattenuta” dal transistor finale e’ 17-12=5V la quale moltiplicata per la corrente massima 8A ottiene 40W (5Vx8A=40W).
Il transistor 2N3055 e’ stato progettato per una potenza superiore ai 100W, in condizioni di buona dissipazione, con una corrente MAX di 15A (nel nostro caso 40W max con corrente di picco di 8A).
Tale potenza dovrebbe essere sopportata dal transistor, ma da solo non e’ in grado e si surriscalda, viene cosi’ “aiutato” da un dissipatore riuscendo cosi’ a smaltire tranquillamente questa potenza richiesta che e’ quella di punta massima.
In questo progetto basterebbe un dissipatore di 12 cm realizzabile anche con un pezzo di telaio in alluminio per infissi.
Se si vuole migliorare ulteriormente la dissipazione del calore e’ sufficiente aggiungere una piccola ventola a 12V c.c. (recuperata da un vecchio alimentatore per PC) che va ad autoalimentarsi sui morsetti d’uscita.
N.B.: sul dissipatore metallico potrebbe essere presente (dipende dal montaggio) il +17V proveniente dal ponte raddrizzatore (PR), prevedere quindi un adeguato isolamento o dei transistori o del dissipatore.
Si inizia considerando la corrente tipica per un LED rosso con diametro 5 mm che e’ di 10mA.
La tensione in uscita (12V) sara’ cosi’ ripartita:
circa 2V sul diodo LED, la restante (circa 10V ) sulla resistenza (R3)
La potenza sopportata dalla resistenza sara’ W=(Vr x Ir) = 10V x 10mA = 100mW
Il valore commerciale che troviamo sara’ 1/4W = 250 mW.
Concludiamo senza dimenticare la potenza del ponte raddrizzatore (PR).
Premesso che i diodi del ponte non lavorano tutti insieme ma meta’ per volta ad ogni semiperiodo, stabilita una caduta di 0,7V per ogni coppia e una corrente di 8A, risulterà:
Al circuito e’ stato collegato un LED rosso con resistenza (R3) in serie da 1 Kohm 1/4W per indicare la presenza di tensione in uscita.
Dimensioniamo la potenza della resistenza.Si inizia considerando la corrente tipica per un LED rosso con diametro 5 mm che e’ di 10mA.
La tensione in uscita (12V) sara’ cosi’ ripartita:
circa 2V sul diodo LED, la restante (circa 10V ) sulla resistenza (R3)
La potenza sopportata dalla resistenza sara’ W=(Vr x Ir) = 10V x 10mA = 100mW
Il valore commerciale che troviamo sara’ 1/4W = 250 mW.
Concludiamo senza dimenticare la potenza del ponte raddrizzatore (PR).
Premesso che i diodi del ponte non lavorano tutti insieme ma meta’ per volta ad ogni semiperiodo, stabilita una caduta di 0,7V per ogni coppia e una corrente di 8A, risulterà:
(0,7V x 2) x 8A = 1,4V x 8A = 11,2W totali, che ripartiti sui nostri 8 diodi sono poco piu’ di un 1W per ogni diodo nel momento di picco di 8A.
Ricordate che i diodi disposti in coppia come sullo schema si comportano in pratica come uno singolo di potenza doppia. La scelta e’ stata dettata dalla piu’ facile reperibilita’ dei diodi di modesta potenza.
Ricordate che i diodi disposti in coppia come sullo schema si comportano in pratica come uno singolo di potenza doppia. La scelta e’ stata dettata dalla piu’ facile reperibilita’ dei diodi di modesta potenza.
MONTAGGIO
Possiamo vedere illustrato qui sotto un esempio di montaggio del nostro alimentatore, in questa versione dotato di un solo transistor finale, assemblato su un pezzo di telaio in alluminio per infissi. Non e’ presente il trasformatore che andra’ collegato agli appositi morsetti.
Per
chiarimenti o informazioni scrivi un'e-mail a: autocostruzioni@arivigevano.net
