Raddrizzatore a singola semionda

Nel precedente articolo abbiamo potuto studiare ed analizzare come si comporta un generico circuito raddrizzatore a singola semionda (half-wave bridge). Con questo tutorial volgiamo guidarvi alla corretta progettazione e al corretto dimensionamento dei componenti.

Schema elettrico raddrizzatore a singola semionda (half-wave bridge)

Prima di procedere è doveroso aver appreso le seguenti competenze:

Obiettivo:

Vogliamo realizzare un raddrizzatore a singola semionda per alimentare un carico puramente resistivo R di 100KΩ con una variazione di tensione sul carico ΔV (dovuta al ripple) di 2V. La tensione media V₀ sul carico deve essere di 8V. La tensione di alimentazione AC è erogata a 50Hz.

Progettazione:

Un dato di partenza ricavabile con facilità e necessario per proseguire è la corrente media assorbita dal carico:

\(I_{0}= \frac{V_{0}}{R}= 80 \mu A\)

A questo punto principale scelta ricade sul condensatore di livellamento, il quale deve garantirmi a V₀ di 8V un ΔV di 2V. Per il dimensionamento ricorriamo alla formula:

\(C = \frac{V_{0}}{\Delta V} \cdot \frac{1}{f\cdot R}= \frac{8}{2} \cdot \frac{1}{50\cdot 100000} = 0.8 \mu F = 800nF\)

Quanto deve valere quindi la mia tensione di alimentazione?

\(V_{eff_{ALIMENTAZIONE}}= \frac{V_{0}}{\sqrt{2}}+ \frac{I_{0}}{2\cdot \sqrt{2}\cdot f\cdot C }+V_{D}\)

inserendo i valori otteniamo:

\(V_{eff_{ALIMENTAZIONE}}= \frac{8}{\sqrt{2}}+ \frac{0.00008}{2\cdot \sqrt{2}\cdot 50\cdot 800 \cdot 10^{-9} }+0.7 =7.057V\)

e in termini di picco picco significa:

\(V_{PP} = V_{eff} \cdot 2\cdot \sqrt{2} = 7.05\cdot 2\cdot \sqrt{2}=19.9V\)

Realizzazione:

Nella realizzazione sono stati utilizzati un generatore di funzioni, un diodo 1N4007 e una resistenza 1% 0.25W.

Misura con oscilloscopioNella parte inferiore possiamo notare i dati: Valore medio di uscita 8V, variazione di tensione 2V e alimentazione 19.2V picco-picco.

Misura con oscilloscopio (sono state ridotte le scale, quindi misura meno precisa)

Miglioriamo il progetto: ΔV=0.1V

Ripercorriamo velocemente i vari passaggi. Primo step la corrente media assorbita dal carico

\(I_{0}= \frac{V_{0}}{R}= 80 \mu A\)

Secondo step la scelta del condensatore:

\(C = \frac{V_{0}}{\Delta V} \cdot \frac{1}{f\cdot R}= \frac{8}{0.1} \cdot \frac{1}{50\cdot 100000} = 16 \mu F \)

Terzo step verifico l’alimentazione

\(V_{eff_{ALIMENTAZIONE}}= \frac{V_{0}}{\sqrt{2}}+ \frac{I_{0}}{2\cdot \sqrt{2}\cdot f\cdot C }+V_{D}\)

inserendo i valori otteniamo:

\(V_{eff_{ALIMENTAZIONE}}= \frac{8}{\sqrt{2}}+ \frac{0.00008}{2\cdot \sqrt{2}\cdot 50\cdot 16 \cdot 10^{-6} }+0.7 =6.35V\)

e in termini di picco picco significa:

\(V_{PP} = V_{eff} \cdot 2\cdot \sqrt{2} = 6.35\cdot 2\cdot \sqrt{2}=18.06V\)