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

--

; 2

1

1

2

1

2

1

2

N

N

I

I

N

N

V

V

0 0

D1

V1R1

192

TX1R2

.1

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

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,6000,00

1,25

2,50

3,75

5,00

6,25

7,50

8,75

10,00

11,25

12,50

13,75

15,00

16,25

17,50

18,75

20,00

21,25

22,50

23,75

25,00

26,25

27,50

28,75

30,00

|Vin|/100

Vu/100

Iu

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%

1002

100

21

1

100100%%

)sin(1

2)sin(

1 ; )sin(

2

2

2

2220

2

0

2

0

2

2

0

2

0

2

DC

rms

DC

DCDCrms

DC

T

DC

T

uDC

u

DC

T

DCu

DC

rms

M

T

MDCu

M

T

MrmsMi

V

Vr

V

VVV

V

VdttvT

Vdttv

T

V

dtVtvT

V

vrRipple

VdttV

TVV

VdttV

TVtVV

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]]

DJAAJ

FAV

T

d

T

ddD

PTT

IVdtiT

VdtivT

P

00

11

II

tt1 2 3 4 5 6 7 8 9

123456789

II

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

W148

460

111 2

2

22

0

2

0

DC

RMSURMS

TU

T

UUE V

VPV

Rdt

R

v

Tdtiv

TP

%5.40

222

RMS

DC

E

U

V

V

P

P

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

0

0

D1

D2

V1

R1

192

TX2

TX1R2

.1

R3

.1

+

+

+

+

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

Forme d’ondaForme d’onda

-0,600

-0,400

-0,200

0,000

0,200

0,400

0,600

0,00

1,25

2,50

3,75

5,00

6,25

7,50

8,75

10,00

11,25

12,50

13,75

15,00

16,25

17,50

18,75

20,00

21,25

22,50

23,75

25,00

26,25

27,50

28,75

30,00

Vin/100

Vu/100

Iu

VDC/100

%3.481100%

2)sin(

2 ; )sin(

2

2

DC

rms

MMDCu

MrmsMi

V

Vr

VtVVV

VVtVV

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

Raddrizzatore a Ponte di GratzRaddrizzatore a Ponte di Gratz

0

0

D3

D2

D4

V1 R1

192

D1

TX2R2

.1

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

0

0

D1

D2

V1

R1

192

TX2

TX1R2

.1

R3

.1

0

0

D3

D2

D4

V1 R1

192

D1

TX2R2

.1

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

W74

860

111 2

2

22

0

2

0

DC

RMSURMS

TU

T

UUE V

VPV

Rdt

R

v

Tdtiv

TP

%81

2222

RMS

DC

E

U

V

V

P

P

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

Raddrizzatore con filtro Raddrizzatore con filtro capacitivocapacitivo

• VVMM =50 V =50 V

0

D1

R1

192

V1

D4D3

D2

C1

50u

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

Forme d ‘ondaForme d ‘onda

-0,400

-0,200

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

0,00

1,25

2,50

3,75

5,00

6,25

7,50

8,75

10,00

11,25

12,50

13,75

15,00

16,25

17,50

18,75

20,00

21,25

22,50

23,75

25,00

26,25

27,50

28,75

30,00

|Vin|

|Cos|

Vu/100

Iu

Ic

Id

0

D1

R1

192

V1

D4D3

D2

C1

50u

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

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

0,00

1,25

2,50

3,75

5,00

6,25

7,50

8,75

10,00

11,25

12,50

13,75

15,00

16,25

17,50

18,75

20,00

21,25

22,50

23,75

25,00

26,25

27,50

28,75

30,00

|Vin|

|Cos|

Vu/100

Iu

Ic

Id

RCTRCT

R

TTCTi

iiiR

tVitCVi

TtT

D

RCDM

RMC

1

111

11

1'

2

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

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

0,00

1,25

2,50

3,75

5,00

6,25

7,50

8,75

10,00

11,25

12,50

13,75

15,00

16,25

17,50

18,75

20,00

21,25

22,50

23,75

25,00

26,25

27,50

28,75

30,00

|Vin|

|Cos|

Vu/100

Iu

Ic

Id

)sin(

)sin(

2*

*1

*

21

12

1

TVeV

eVVTVV

TtT

MRC

TT

RC

Tt

UM

TT11 TT22

R

TVTCVi M

MD

)sin()cos( 2

2MAX

TT11

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

Determinazione di TDeterminazione di T22

• Metodo “approssimazioni successive”Metodo “approssimazioni successive”

)sin( 2*

21

12

TVeVTtT MRC

TT

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,00

0,75

1,50

2,25

3,00

3,75

4,50

5,25

6,00

6,75

7,50

8,25

9,00

9,75

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

|Vin|

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

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

19,00

20,00

21,00

22,00

23,00

24,00

25,00

26,00

27,00

28,00

29,00

30,00

|Vin|/100

Riple

Vu/100

VDC/100

VVRR

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

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

19,00

20,00

21,00

22,00

23,00

24,00

25,00

26,00

27,00

28,00

29,00

30,00

|Vin|/100

Riple

Vu/100

VDC/100

fRCVfCR

V

V

vr

VVVR

VI

Vv

fC

I

C

TI

C

QV

DC

DC

DC

rms

RMDC

DCDC

Rrms

DCDC

R

34

11

232

2;;32

22

VVRR

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

fC

IVVVV

fC

I

C

TI

C

QV

DCMDC

MR

MDC

DCDC

R

4

1**

42

22

VDC

IDC

VM

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

24

DC

DC

I

VR

μF 60006.9503405.0

1

34

1

fRrC

ms 33.132)sin(

0576.0006.06.9998.0sin

ms 5ms 17.5314

006.06.9314tantan

2

1

11

1

12

TTVeV

RCVVtVV

RCT

MRC

TT

M

MMM*

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

Progetto 2Progetto 2

• Quindi si ha:Quindi si ha:

A 9.26)sin(

)cos(

A 25.12

V 1.26

92.111.262220NN

V 1.2608.2242

V 17.4006.0502

5.2

2

22MAX

21

R

TVTCViI

II

VV

VV

VVV

fC

IV

MMDRM

DCFAV

MBR

MRMS

RDCM

DCR

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