Gennaio, 2023 - Blog di tiziao

Introduzione

In questi due articoli è stato presentato un alimentatore basato sulla serie di regolatori L78XX:

Come spesso succede durante l’ impiego di un circuito nascono nuove esigenze e si procede alla revisione del circuito stampato.

Spesso questi aggiornamenti derivano dall’ impiego professionale di un kit.

Questo alimentatore viene impiegato nei sistemi di collaudo in gran numero.

Schema elettrico revisione A

Vediamo ora le variazioni introdotte nella revisione A:

pads a saldare su connettore di ingresso
pads a saldare su connettore di uscita
led D3 prevede anche uso led d=5 mm
possibilità di inserire zener sul piedino di riferimento

I pads a saldare sono previsti per chi preferisce saldare i fili al posto delle morsettiere

Il diodo led è stato adattato per il diametro 5 mm per usare quello che di solito si trova sul banco di un laboratorio.

Lo zener D4 permette di avere tensioni fuori standard.

Se non abbiamo a disposizione il regolatore giusto si rimedia velocemente.

Nel caso non serva si mette in corto il jumper J3

Il circuito stampato TP155A

Sopra possiamo vedere lo stampato piuttosto compatto.

La compattezza è importante nei sistemi elettronici moderni dove gli spazi sono piuttosto ristretti.

Questo comporta l’ uso di qualche componente smd piuttosto comune.

Conclusioni

Abbiamo realizzato un alimentatore compatto e molto flessibile.

Ora non resta che impiegarlo.

Dove procurarsi i PCB?

Per avere il PCB o il kit

Il catalogo serve per una consultazione veloce dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

Supereg dove tutto inizia

Uno dei primi kit preparati per il forum era una RIAA sofisticata ad OPA⁽¹⁾ che prevede un costoso alimentatore basato su LT3080.

DrPaolo ⁽²⁾ ci manda un articolo di CQ⁽³⁾ dove è presente anche un regolatore Sulzer duale.

Potrebbe essere ottimo per la nostra RIAA e le elettroniche con OPA.

Vista la sua semplicità e prestazioni decidiamo di realizzare uno stampato

A cosa serve il Supereg?

Si tratta di un regolatore di bassa potenza specializzato per alimentare elettroniche audio.

Generalmente si usa per tensioni da 5 a 24 Vdc e per correnti di 0,3 A.

Il Supereg permette di ottenere le massime prestazioni possibili dal vostro circuito audio.

Regolatore basato su opa

I regolatori della serie 78XX e LM317 sono piuttosto diffusi nelle alimentazioni audio.
Quello che vediamo sopra in figura è lo schema base di un regolatore lineare.

Un OPA ha una REF sul terminale non invertente e una porzione della tensione di uscita su quello invertente.
La differenza delle due tensioni controlla il blocco di potenza di uscita.
Per ragioni di semplicità non parliamo dei blocchi ausiliari.

Questo tipo regolatore esiste in forma integrata e lo possiamo realizzare con componenti discreti.

Perchè costruirsi un regolatore discreto

I regolatori discreti sono stati costruiti per anni seguendo lo schema base del precedente capitolo.
La diffusione dei regolatori integrati che presentano ottime caratteristiche:

basso costo
buone prestazioni
realizzazione compatta sul PCB
facilità di uso

Tutto questo ha spinto I regolatori discreti un poco ai margini.

LM317 e LM337 di fatto sono uno standard nelle applicazioni audio e con qualche artificio si ottengono buone prestazioni.
Volendo migliori prestazioni si possono usare regolatori premium come LT1885 e LT3080.
Sono oggetti costosi alcune versioni arrivano a 15 Euro cadauno, con questi soldi probabilmente si fa una versione discreta di pari prestazioni.
Questo spiega in parte il grande successo del supereg.

In una realizzazione hobbistica non abbiamo problemi di spazio.

Vogliamo mettere il fascino dell’ autocostruzione e la possibilità di fare modifiche e aggiornamenti personalizzati.

Inoltre vediamo applicati I principi base dell’ elettronica analogica.

Come prima realizzazione abbiamo scelto il regolatore Sulzer semplice ed efficace.

A seguito del video la discussione ha mostrato che gli spettatori stanno sperimentando con tutto lo spettro dei supereg.

Come forum non avremmo nessuna difficoltà tecnica e di componenti a realizzare anche le versioni più sofisticate.

Partendo dal semplice Sulzer fate esperienza e maturate spirito critico per costruire versioni più sofisticate.

Il regolatore Sulzer

Mike Sulzer pubblica il suo regolatore sulla rivista The Audio Amateur nel 2/1980.

In questo design ci sono molte cose interessanti:

come amplificatore di errore viene usato un OPA veloce e a basso rumore NE5534
la tensione di alimentazione non regolata viene pesantemente filtrata. R3 e C3–C4 creano un filtro con bassa frequenza di taglio. Il rumore dello zener Z1 filtrato da R4 e C5
C1 da 4,7 uF abbassa il guadagno già a frequenze basse impedendo l’ amplificazione del rumore

La tensione di uscita del regolatore vale Vref x ( R2 / R1 + 1 )

L’ integrato NE5534 in quegli anni era estremamente costoso, resta validissimo anche ai nostri tempi ad un prezzo assai basso.

Schemi e PCB

Sopra vediamo il nostro schema realizzato in versione duale.

La tensione duale è di uso comune nelle realizzazioni audio con OPA.

Sopra vediamo il circuito stampato.

Si noti la realizzazione della stella di massa sul connettore di uscita.

Sopra vediamo la disposizione componenti del nostro supereg duale.

Sopra vediamo la scheda in fase di test.

Il Video

Conclusioni

Abbiamo presentato un interessante circuito regolatore, accolto con entusiasmo dagli EE.

Sono i tipici circuiti che si prestano facilmente a migliorie personalizzazioni e modifiche.

Sono arrivate diverse mail al riguardo.

Questo è solo un articolo introduttivo ne seguiranno altri dove mostreremo:

Distinta base e assemblaggio
misura della resistenza interna in funzione della frequenza
spiegazione dettagliata del funzionamento
suggerimenti e modifiche possibili
realizzazioni dei lettori

L’ argomento è molto vasto e verrà “spalmato” su diversi articoli.

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Saluti Tiziao

NOTE

(1) Questa RIAA AQ stranamente non è mai stata pubblicata, lo sarà nei prossimi mesi

(2) Lo scambio di informazioni, articoli e idee di progetto è intenso fra i membri dello staff

(3) CQ è stata una gloriosa rivista di elettronica e radiantismo

BJT come switch

04/01/2023 tiziao Designer

Come si dimensiona un BJT come switch?

Durante una discussione sul forum si chiede come dimensionare un commutatore a BJT (anche senza il datasheet).
Sul forum viene fatto un calcolo veloce, vengono chiesti ulteriori chiarimenti sul processo.

Inoltre vedremo il dimensionamento in una applicazione reale.

I fondamentali

PierAisa 650: Il Decalogo del Transistor BJT consigliamo un veloce ripasso sui BJT.

Il circuito

Nella figura sopra vediamo un circuito dove una piccola corrente di controllo permette di gestire una corrente molto maggiore in un altro circuito.

In questo caso abbiamo un transistor che lavora in commutazione acceso o spento.

Quando il commutatore S1 è aperto non scorre corrente nella base del transistor e sul collettore non scorre corrente.

Il collettore è alla tensione di alimentazione e la lampadina DS1 è spenta.

Quando S1 è chiuso scorre corrente e la base sale a 0,6 V.

Sulla resistenza di base abbiamo una caduta di 11,4 V, e scorre una corrente di 9,4 mA.

Ipotizzando che il transistor abbia un beta = 100 la corrente che ci attendiamo è di 940 mA.

In realtà il transistor si porta in saturazione e la corrente che scorre è legata alla resistenza della lampadina.

La tensione di saturazione Vce è tipicamente 0,05-0,2 V.

Una Ib di 1 mA sarebbe sufficiente per saturare il transistor, di solito si usa una corrente 10 x Ib per una progettazione conservativa.

La lampada da fredda ha una resistenza bassa, quando si accende la sua resistenza aumenta di 5-10 volte.

Inoltre l’ Hfe del transistor diminuisce con bassa Vce, aumentando la corrente che serve per saturare il circuito.

Inoltre nei circuiti reali si mette una resistenza fra base e massa, per essere sicuri che senza pilotaggio il bjt sia aperto.

Durante la progettazione conviene seguire alcune educazione:

Scegliere la resistenza con cura per avere un eccesso di corrente specialmente quando si pilotano lampadine. In quanto queste diminuiscono la propria resistenza interna di almeno 10 volte da fredde. A frequenze alte (ordine del Mhz) le capacità parassite sono da caricare e abbiamo una diminuzione dell hFE.
Se il carico in commutazione arriva sotto la massa per varie ragioni (carico ac o induttivo) mettere un diodo in serie al collettore..
Nel caso di carico induttivo proteggere il BJT con un diodo in parallelo al carico. Quando il carico si apre genera extratensioni che possono distruggere il BJT.

Applicazione pratica

Il BJT Q1 di tipo BC547 se pilotato in base chiude pilotando i relè RLA1 e RLA2 in parallelo.

La tensione Vcc è di 5 V.

Verifichiamo il consumo del relè G6K-2P-Y-DC5 Omron e definiamo il consumo in stato on dalla documentazione.

Dalla tabella vediamo che il nostro relè alimentato a 5 V consuma 21,1 mA che arrotondiamo a 22 mA.

Avendo due relè in parallelo avremo 22 * 2 = 44 mA arrotondiamo a 50 mA

Il transistor usato è il BC547 conviene verificare hFE con la corrente che ci serve:

Sul grafico possiamo verificare che per una corrente di 50 mA il guadagno è di 110 e non abbiamo variazioni.

Ricaviamo Ib 50 / 110 = 455 uA

Per avere margine di sicurezza della saturazione fissiamo una corrente di 10 x Ib abbiamo:

10 x 455 = 4,5 mA

Dal datasheet per 50 mA di Ic abbiamo una caduta di 90 mV determiniamo la dissipazione:

otteniamo una dissipazione di 4 mW una potenza irrisoria.

Calcoliamo R2 = ( 5 – 0,7 ) / 4,5 x 10^-3 = 955 Ohm arrotondiamo ad 1 K.

Conclusione

Abbiamo mostrato come calcolare uno stadio con BJT usato come commutatore.

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Per avere i PCB e kit o ulteriori informazioni scrivici.

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Saluti Tiziao

La RIAA del Capo Alimentazione Anodica

02/01/2023 tiziao Designer

Nell’ primo articolo della serie si parlava di usare un alimentatore stabilizzato valvolare.

I tubi sono bloccati in dogana quindi per accorciare i tempi usiamo un alimentatore HT a MOSFET seguito da un giratore.

Facciamo uso dell’ alimentatore presentato nel video adattando i valori degli zener:

HT PSU tube assemblato come stabilizzatore a zener

Dimensionamento

Facciamo uso di un trasformatore toroidale per uso audio standard per noi (fornibile da richiesta):

La tensione dopo il raddrizzatore a vuoto misurata è di 330 Vdc.

La RIAA richiede una anodica di 225-235 V, sul giratore cadono circa 9 V.

Facciamo uso di uno zener da 100 V+ uno da 39 V entrambe da 1 W dimensioniamo la resistenza (corrente 10 mA):

(300 – 239) / 0,01 = 6200 Ohm 2 W.

Il giratore lo inseriamo in uscita dello stabilizzatore come nella figura in testa all’ articolo.

Realizzando uno schema di filtraggio simile a questo.

Conclusione

Usando due schede del nostro sistema modulare abbiamo velocemente realizzato un alimentatore anodico da 235 V.

Ora no resta che collegare il tutto e procedere con i test.

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Saluti Tiziao