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REGOLATORI DI TENSIONE VARIABILE, POSITIVA E NEGATIVA[/SIZE]
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INTRODUZIONE.
In un qualunque circuito elettronico, una delle parti più importanti è lo stadio dell'alimentazione. Esite tutta una serie di regolatori di tensione per poter fornire al circuito le giuste tensioni.
I regolatori di tensione variabile più usati sono: LM317 e LM337, rispettivamente per la tensione positiva e negativa, prodotti dalla National Semiconductor:
www.national.com.
Vediamo da più vicino questi componenti... [/SIZE]
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LM317: tensione positiva.
I regolatori di tipo LM317 permettono di ottenere delle tensioni positive variabili a piacimento, mediante solo due resistenze.
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie del circuito integrato LM317:
LM317 e
LM317L. La differenza riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1,5A e fino a 100mA, rispettivamente.
Può essere utile sapere che il ripple, l'odulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero -10.000 volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di di soli 0,5mV!
Infine la potenza massima dissipabile è di 15W: per basse tensioni in uscita, è necessario prestare un po' di attenzione per stabilire la massima tensione in ingresso, tenendo contro della corrente che si andrà a prelevare...
Nella tabella si possono vedere le principali caratteristiche per ciascuna sotto-serie.[/SIZE]
MODELLO | Vout-min [V] | Vout-max [V] | (Vout-Vin)min [V] | (Vout-Vin)max [V] | Iout-min [mA] | Iout-max [mA] |
[SIZE=-1]LM317[/SIZE] | [SIZE=-1]1,25[/SIZE] | [SIZE=-1]37[/SIZE] | [SIZE=-1]3[/SIZE] | [SIZE=-1]40[/SIZE] | [SIZE=-1]3,5[/SIZE] | [SIZE=-1]1500[/SIZE] |
| | | | | | |
[SIZE=-1]LM317L[/SIZE] | [SIZE=-1]1,25[/SIZE] | [SIZE=-1]37[/SIZE] | [SIZE=-1]3[/SIZE] | [SIZE=-1]40[/SIZE] | [SIZE=-1]3,5[/SIZE] | [SIZE=-1]100[/SIZE] |
[SIZE=-1]Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito elettronico completo di un regolatore di tensione positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori dei componenti consigliati.
Il diodo D1 serve per scaricare il condensatore C3 durante lo spegnimento, in modo che non venga danneggiato il circuito integrato; D2 per scaricare C4 in caso di corto circuito in uscita. C4 stabilizza la tensione di regolazione sul terminale "R".[/SIZE]
[SIZE=-1]La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene consigliato dalla casa costruttrice.
C'è una formula (semplificata) per determinare Vout, nota R2, tenendo conto che Vout è espresso in Volt e R2 in Ohm:[/SIZE]
[SIZE=-1]
Vout= 1,25 * ( 1 + R2 / R1 )[/SIZE]
[SIZE=-1]Conoscendo invece Vout è possibile risalire al valore di R2, mediante la formula posta sotto, tenendo conto che R2 è espresso in Ohm, Vout in Volt:[/SIZE]
[SIZE=-1]
R2= ( (Vout/1,25) - 1 ) * R1[/SIZE]
[SIZE=-1]Il valore di R2 calcolato, difficilmente corrisponderà ad uno standard. Così è necessario scegliere il valore standard più vicino e poi usare la prima formula e ricavare la tensione Vout con il valore standard di R2 e così si valuta di quando Vout differisce dal valore che si voleva ottenere. Per diminuire ancora di più tale scarto, è possibile variare leggermente il valore di R1, scegliendo tra 270 Ohm e 560 Ohm.
Lo scarto in percentuale può essere calcolato mediante la seguente formula:[/SIZE]
[SIZE=-1]
%= 100 * (1 * (valore ideale - valore reale))[/SIZE]
[SIZE=-1] Per R1 e R2 si possono usare delle normali resistenze da 1/4 di Watt.[/SIZE]
| [SIZE=-1]R1= 220 Ohm da 1/4 di Watt
R2= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.[/SIZE] |
[SIZE=-1]ESEMPIO: Si vuole ottenere una tensione di 3,3Volt. Applicando la seconda formula si ottiene R2= 360 Ohm, valore non standard, dato che i valori più vicini sono 330 Ohm e 390 Ohm. Con i due valori standard, vediamo i valori reali di tensione in uscita, che sono rispeottivamente di: 3,125V e 3,466V. Il valore degli scarti sono rispettivamente: 17,5% e 16,6%. Così appare evidente che il valore migliore è di 390 Ohm. Cambiando il valore di R1, è possibile avvicinarsi al valore di tensione richiesta.
In realtà, se [/SIZE]
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MAGGIORE CORRENTE IN USCITA.
A volte può capitare di aver bisogno di una maggiore corrente in uscita, superiore a 1,5 A, valore massimo che può fornire il circuito integrato LM317...
Questo è possibile aggiungendo un transistor PNP di potenza (per esempio 2N2905), come è possibile vedere nel disegno posto qui sotto...[/SIZE]
| [SIZE=-1]R1= 220 Ohm da 1/4 di Watt
R2= vedere testo
R3= 22-33 Ohm, 3 W
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
T1= Transistor PNP di potenza, per esempio, TIP42C della Fairchild o altri.
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.[/SIZE] |
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REGOLATORE DI CORRENTE POSITIVA REGOLABILE.
Un uso un po' particolare del circuito integrato LM317 è quello di regolatore di corrente (variabile), usando solamente un resistore di adeguata potenza...
Fissando R1, espresso in Ohm, è possibile calcolare la corrente in uscita, in Ampere, grazie la seguente formula::[/SIZE]
[SIZE=-1]
Iout= 1,25 / R1[/SIZE]
[SIZE=-1] Se invece si vuole calcolare il valore della resistenza, conoscendo la corrente Iout, si può usare la formula posta qui sotto:[/SIZE]
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R1= 1,25 / Iout[/SIZE]
[SIZE=-1] Utilizzando la formula appena vista, per un dato valore di corrente richiesto, spesso e volentieri il valore di R1 non è standard. Così bisogna usare la prima formula e si può varificare lo scarto di valore tra quello appena calcolato e quello richiesto. Lo scarto in percentuale può essere calcolato mediante la seguente formula:[/SIZE]
[SIZE=-1]
%= 100 * (1 * (valore ideale - valore reale))[/SIZE]
[SIZE=-1]
Inoltre è da considerare la potenza massima, espressa in Watt, che la resistenza R1 è in grado di dissipare senza danni:[/SIZE]
[SIZE=-1]
Pdiss= R1 * Iout * Iout[/SIZE]
[SIZE=-1]Ottenuto il valore è necessario calcolare un valore standard pari anche a 5 volte quello ottenuto.[/SIZE]
| [SIZE=-1]R1= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.[/SIZE] |
[SIZE=-1] ESEMPIO: Si vuole ottenere una corrente di 600mA= 0,5 A. Applicando la seconda formula si ottiene R1= 2,08 Ohm. Chiaramente non è un valore standard: quello che più si avvicina è 2,2 Ohm. Usando la prima formula si ottiene una corrente reale di 570mA, ovvero uno scarto di 30mA, a cui corrisponde un valore del 5%.[/SIZE]
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PIEDINATURA E CONTENITORI.
I circuiti integrati LM317 e LM317L, non solo differiscono per la diversa corrente massima in uscita, ma anche per il contenitore, invece la piedinatura rimane la stessa.
Ricordo che nell'LM317, il dissipatore metallico è collegato al piedino centrale, ovvero al segnale di uscita.[/SIZE]
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LM337: tensione negativa.
I regolatori di tipo LM317 permettono di ottenere delle tensioni positive variabili a piacimento, mediante solo due resistenze.
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie del circuito integrato LM317:
LM317 e
LM317L. La differenza riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1,5A e fino a 100mA, rispettivamente.
Può essere utile sapere che il ripple, l'odulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero -10.000 volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di di soli 0,5mV!
Infine la potenza massima dissipabile è di 15W: per basse tensioni in uscita, è necessario prestare un po' di attenzione per stabilire la massima tensione in ingresso, tenendo contro della corrente che si andrà a prelevare...
Nella tabella si possono vedere le principali caratteristiche per ciascuna sotto-serie.[/SIZE]
MODELLO | Vout-min [V] | Vout-max [V] | (Vout-Vin)min [V] | (Vout-Vin)max [V] | Iout-min [mA] | Iout-max [mA] |
[SIZE=-1]LM337[/SIZE] | [SIZE=-1]-1,25[/SIZE] | [SIZE=-1]-37[/SIZE] | [SIZE=-1]-3[/SIZE] | [SIZE=-1]-40[/SIZE] | [SIZE=-1]-3,5[/SIZE] | [SIZE=-1]-1500[/SIZE] |
| | | | | | |
[SIZE=-1]LM337L[/SIZE] | [SIZE=-1]-1,25[/SIZE] | [SIZE=-1]-37[/SIZE] | [SIZE=-1]-3[/SIZE] | [SIZE=-1]-40[/SIZE] | [SIZE=-1]-3,5[/SIZE] | [SIZE=-1]-100[/SIZE] |
[SIZE=-1]Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito elettronico completo di un regolatore di tensione positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori dei componenti consigliati.
Il diodo D1 serve per scaricare il condensatore C3 durante lo spegnimento, in modo che non venga danneggiato il circuito integrato; D2 per scaricare C4 in caso di corto circuito in uscita. C4 stabilizza la tensione di regolazione sul terminale "R".[/SIZE]
[SIZE=-1]La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene consigliato dalla casa costruttrice.
C'è una formula (semplificata) per determinare Vout, nota R2, tenendo conto che Vout è espresso in Volt e R2 in Ohm:[/SIZE]
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Vout= -1,25 * ( 1 + R2 / R1 )[/SIZE]
[SIZE=-1]Conoscendo invece Vout è possibile risalire al valore di R2, mediante la formula posta sotto, tenendo conto che R2 è espresso in Ohm, Vout in Volt:[/SIZE]
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R2= ( (-Vout/1,25) - 1 ) * R1[/SIZE]
[SIZE=-1]Il valore di R2 calcolato, difficilmente corrisponderà ad uno standard. Così è necessario scegliere il valore standard più vicino e poi usare la prima formula e ricavare la tensione Vout con il valore standard di R2 e così si valuta di quando Vout differisce dal valore che si voleva ottenere. Per diminuire ancora di più tale scarto, è possibile variare leggermente il valore di R1, scegliendo tra 270 Ohm e 560 Ohm.
Lo scarto in percentuale può essere calcolato mediante la seguente formula:[/SIZE]
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%= 100 * (1 * (valore ideale - valore reale))[/SIZE]
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Per R1 e R2 si possono usare delle normali resistenze da 1/4 di Watt.[/SIZE]
| [SIZE=-1]R1= 220 Ohm da 1/4 di Watt
R2= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
IC1= LM337 o LM337L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.[/SIZE] |
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REGOLATORE DI CORRENTE NEGATIVA REGOLABILE.
Un uso un po' particolare del circuito integrato LM317 è quello di regolatore di corrente variabile, usando solamente un resistore di adeguata potenza...
Fissando R1, espresso in Ohm, è possibile calcolare la corrente in uscita, in Ampere, grazie la seguente formula::[/SIZE]
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Iout= -1,25 / R1[/SIZE]
[SIZE=-1] Se invece si vuole calcolare il valore della resistenza, conoscendo la corrente Iout, si può usare la formula posta qui sotto:[/SIZE]
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R1= -1,25 / Iout[/SIZE]
[SIZE=-1] Utilizzando la formula appena vista, per un dato valore di corrente richiesto, spesso e volentieri il valore di R1 non è standard. Così bisogna usare la prima formula e si può varificare lo scarto di valore tra quello appena calcolato e quello richiesto. Lo scarto in percentuale può essere calcolato mediante la seguente formula:[/SIZE]
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%= 100 * (1 * (valore ideale - valore reale))[/SIZE]
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Inoltre è da considerare la potenza massima, espressa in Watt, che la resistenza R1 è in grado di dissipare senza danni:[/SIZE]
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Pdiss= R1 * Iout * Iout[/SIZE]
[SIZE=-1]Ottenuto il valore è necessario calcolare un valore standard pari anche a 5 volte quello ottenuto.[/SIZE]
| [SIZE=-1]R1= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= LM337 o LM337L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.[/SIZE] |
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PIEDINATURA E CONTENITORI.
Le due sotto-serie LM337 e LM337L, non solo differiscono per la diversa corrente massima in uscita, ma anche per il contenitore e per la piedinatura, cosa cui prestare molta attenzione. Qui sotto sono riportate queste importanti informazioni.
Ricordo che nell'LM337, il dissipatore metallico è collegato al piedino centrale, ovvero al segnale d'ingresso. [/SIZE]
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CODICI COLORI DELLE RESISTENZE[/SIZE]
Nei montaggi di circuiti elettronici è fondamentale inserire i componenti giusti nel posto giusto: questo vale per transistor, circuiti integrati condensatori e resistenze. Quest'ultime adottano un codice di colori per la determinazione del reale valore ohmico, mediante una sequenza di anelli colorati, in numero pari a 4, 5 o 6.
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CODICI USATI.
Fondamentalmente ci sono due tipi di resistenze a basso wattaggio per circuiti elettronici: resistenze a precisione standard e resistenze di precisione. La differenza sta nella diversa tolleranza del valore nominale; per il primo tipo tale valore può variare tra il 5% e il 20%, mentre per il secondo tipo il valore è inferiore al 2%. Tale diversità corrisponde ad un diverso impiego delle resistenze nei circuiti elettronici. Normalmente si adoperando le normalissime resistenze a precisione standard; invece laddove è necessaria una buona precisione, come nei circuiti di misura, è fondamentale l'impiego di resistenze di precisione, il cui valore, rispetto a quello nominale, varia molto poco. A proposito di quest'ultime si possono trovare da 5 o da 6 anelli: il sesto anello, ad dir la verità, non molto frequente, indica il coefficiente di temperatura, utile in determinate situazioni...[/SIZE]
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TOLLERANZA.
Qualche esempio di calcolo della tolleranza.
1) Resistenza da 82.000 Ohm con tolleranza del 5%.
Il reale valore può variare da un minimo di 82.000*.95=77.900 Ohm ad un massimo di 82.000*1.05=86.100 Ohm.[/SIZE]
[SIZE=-1]2) Resistenza da 82.000 Ohm con tolleranza dell'1%.
Il reale valore può variare da un minimo di 82.000*.99=81.180 Ohm ad un massimo di 82.000*1.01=82.820 Ohm.[/SIZE]
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TABELLE DEI COLORI.
Come accennato prima, le resistenze, a seconda della tolleranza, possono avere 4, 5 oppure 6 anelli colorati.
Per individuare il primo anello, si deve partire da quello più vicino ad uno dei terminali metallici: non sempre ciò è agevole... In caso di dubbio, si può fare alcune prove, prima partendo da un lato, poi dall'altro, nel conteggiare il primo anello: si possono trovare valori ragionevoli oppure strani...[/SIZE]
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4 ANELLI.[/SIZE]
| [SIZE=-1]1° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]2° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]3° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]4° ANELLO[/SIZE] |
Nero | . | 0 | x 1 | - |
Marrone | 1 | 1 | x 10 | - |
Rosso | 2 | 2 | x 100 | - |
Arancione | 3 | 3 | x 1.000 | - |
Giallo | 4 | 4 | x 10.000 | - |
Verde | 5 | 5 | x 100.000 | - |
Azzurro | 6 | 6 | x 1.000.000 | - |
Viola | 7 | 7 | x 10.000.000 | - |
Grigio | 8 | 8 | - | - |
Bianco | 9 | 9 | - | 5 % |
Oro | - | - | : 10 | 10 % |
Argento | - | - | : 100 | 20% |
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5 ANELLI.[/SIZE]
| [SIZE=-1]1° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]2° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]3° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]4° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]5° ANELLO[/SIZE] |
Nero | - | 0 | 0 | x 1 | - |
Marrone | 1 | 1 | 1 | x 10 | 1 % |
Rosso | 2 | 2 | 2 | x 100 | 2 % |
Arancione | 3 | 3 | 3 | x 1.000 | 3 % |
Giallo | 4 | 4 | 4 | x 10.000 | - |
Verde | 5 | 5 | 5 | x 100.000 | 0,5 % |
Azzurro | 6 | 6 | 6 | x 1.000.000 | 0,25 % |
Viola | 7 | 7 | 7 | x 10.000.000 | 0,1 % |
Grigio | 8 | 8 | 8 | - | 0,05 % |
Bianco | 9 | 9 | 9 | - | - |
Oro | - | - | - | : 10 | 5 % |
Argento | - | - | - | : 100 | 10 % |
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6 ANELLI.[/SIZE]
| [SIZE=-1]1° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]2° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]3° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]4° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]5° ANELLO[/SIZE] | [SIZE=-1]6° ANELLO[/SIZE] |
Nero | - | 0 | 0 | x 1 | - | - |
Marrone | 1 | 1 | 1 | x 10 | 1% | 100 |
Rosso | 2 | 2 | 2 | x 100 | 2 % | 50 |
Arancione | 3 | 3 | 3 | x 1.000 | 3 % | 15 |
Giallo | 4 | 4 | 4 | x 10.000 | - | 25 |
Verde | 5 | 5 | 5 | x 100.000 | 0.5 % | - |
Azzurro | 6 | 6 | 6 | x 1.000.000 | 0,25 % | 10 |
Viola | 7 | 7 | 7 | x 10.000.000 | 0,1 % | 5 |
Grigio | 8 | 8 | 8 | - | 0,05 % | - |
Bianco | 9 | 9 | 9 | - | - | 1 |
Oro | - | - | - | : 10 | 5 % | - |
Argento | - | - | - | : 100 | 10 % | - |
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NOTE FINALI.
Per individuare il primo anello, si deve partire da quello più vicino ad uno dei terminali metallici: non sempre ciò è agevole... In caso di dubbio, si può fare alcune prove, prima partendo da un lato, poi dall'altro, nel conteggiare il primo anello: si possono trovare valori ragionevoli oppure strani...[/SIZE]
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MULTIPLI.
[SIZE=-1]Ricordo infine i multipli usati nei valori delle resistenze.
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- [SIZE=-1][/SIZE][SIZE=-1]
- [SIZE=-1]1 KOhm = 1.000 Ohm[/SIZE] [/SIZE]
- [SIZE=-1][SIZE=-1]1 MOhm = 1.000 KOhm = 1.000.000 Ohm[/SIZE] [/SIZE]
- [SIZE=-1][SIZE=-1]1 GOhm = 1.000 MOhm = 1.000.000 KOhm = 1.000.000.000 Ohm[/SIZE][/SIZE]
[SIZE=-1] [SIZE=-1]Pertanto è necessario stare attenti nell'uso dei multipli![/SIZE][/SIZE]
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Visualizza allegato Tabella condensatori ceramici.pdf
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Come leggere il valore di un trimmer: