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Progetto di un alimentatore con Vo = +5 V e Io = 1 A
Si presuppongono noti i contenuti dei documenti
IL diodo LED D1 ha la funzione di indicare, quando illuminato, che il circuito è alimentato. La resistenza R1 ha la funzione di limitare la corrente che circola nel diodo evitando che questo venga danneggiato.
La resistenza limitatrice R1 viene determinata, applicando la legge di Ohm generalizzata, con la formula
avendo posto ad 1,7 V la caduta di tensione sul diodo (se a luce rossa). La corrente imposta è di 15 mA (media fra i valori di 10 e 20 mA, limiti consigliati per il diodo LED).
La tensione minima in
ingresso al regolatore, a causa della tensione di dropout sarà
Il 
sarà sempre inferiore al 40 % di tale tensione per evitare, come
già visto nel documento
che il trasformatore alimenti il carico con picchi di corrente di ampiezza troppo elevata
ad esempio.
Per ottenere questo delta si deve scegliere un condensatore di filtro opportuno. Si parte dalla formula approssimata nota dall’elettrotecnica
si effettua un’ulteriore approssimazione grafica supponendo che la variazione di tensione avvenga in un intervallo di tempo pari proprio a mezzo periodo per cui
la corrente I è la corrente che abbiamo in uscita per cui
per cui la tensione massima è
Per calcolare la tensione sul secondario del trasformatore occorre aggiungere alla tensione massima precedentemente calcolata, anche la caduta di tensione su due diodo. Infatti, ricordando il funzionamento del ponte di Graetz, sappiamo che il percorso fra secondario e regolatore di tensione comprende sempre due diodi alla volta
Essendo elevate le correnti che interessano i diodi, abbiamo approssimato le cadute di tensione ad 1 Volt invece dei classici 0,7 V.
Tale tensione va incrementata del 10% per tener conto delle perdite sul secondario del trasformatore
Utilizzeremo dunque un
trasformatore 220:9+9.
Per determinare il trasformatore da inserire nel circuito non basta conoscere la tensione efficace che deve fornire sul secondario ma anche la potenza che deve essere in grado di erogare.
Per calcolare la potenza occorre la corrente efficace. Poiché non siamo di fronte a correnti sinusoidali , la corrente efficace non si può ricavare dalla corrente massima con la formula nota dall’elettrotecnica
In realtà la corrente ha una forma molto strana. Occorre ricordare che il trasformatore alimenta il circuito soltanto in brevi intervalli di tempo corrispondenti agli istanti in cui il condensatore di filtro si carica. Nel foglio excel si ha una simulazione del fenomeno dove le correnti sono approssimate con impulsi rettangolari per un raddrizzatore a singola semionda
vedi anche le simulazioni
nel seguente foglio excel si ha la simulazione per un ponte di Graetz
vedi anche le simulazioni
Per calcolare la corrente efficace, tenendo conto della formula di definizione della corrente efficace, e approssimando l’andamento della corrente con impulsi rettangolari, si può calcolare la corrente efficace mediante un foglio excel per un raddrizzatore a singola semionda e un foglio excel per un raddrizzatore a ponte. Se si mantiene il delta V intorno al 30-40%, si nota che la corrente efficace si può esprimere come
Ieff = 1.8Io
per il ponte di Graetz e
Ieff = 2.2Io
per il circuito raddrizzatore a singola semionda.
Quindi
Dissipatore di calore
Il 7805 dovrà essere eventualmente protetto mediante dissipatore di calore. Calcoliamo la potenza in ingresso al regolatore
Visto che la resistenza
termica offerta sia dal contenitore TO3 che dal contenitore TO220 sono di gran
lunga superiori a quella necessaria dobbiamo introdurre un dissipatore di
calore con resistenza termica
Θda<14.4-5=9.4 °C/W