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Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, 21 80125 Napoli.

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Presentazione sul tema: "Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, 21 80125 Napoli."— Transcript della presentazione:

1 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il circuito raddrizzatore ad una semionda Si supponga che il diodo sia ideale, o privo di resistenza, e che siano inoltre trascurabili la resistenza e la reattanza di dispersione del trasformatore. Con una tensione di ingresso sinusoidale, e = E m sen  t, si hanno per le correnti le seguenti relazioni: Fig (a) Circuito ad una semionda con un diodo a vuoto. (b) Come (a) con un diodo P-N. (c) Impulsi di corrente nel carico R. 1/3 (13-1) (13-2)

2 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il circuito raddrizzatore ad una semionda 2/3 (13-3) (13-4) La tensione continua sul carico è fornita da: La potenza alternativa fornita al circuito dal trasformatore, è data da: (13-5) Il valore efficace della corrente I rms può essere ricavato in base alla sua definizione: Il valore medio degli impulsi di corrente è dato da : (13-6)

3 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il circuito raddrizzatore ad una semionda 3/3 L’analisi di Fourier della tensione impulsiva applicata al carico, fornisce, tenendo conto che gli impulsi sono mezze sinusoidi: (13-7) dove k assume i valori 2, 4, 6, 8… Il rendimento di conversione è espresso da: che per un circuito ad una semionda vale: (13-8) (13-9)

4 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il circuito raddrizzatore ad onda intera Fig (a) Raddrizzatore ad onda intera. (b) Impulsi di corrente nel carico. 1/2 (13-11) (13-10) (13-12)

5 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il circuito raddrizzatore ad onda intera 2/2 (13-13) (13-14) (13-15) La potenza totale alternativa in ingresso è allora il doppio, cioè: L’analisi di Fourier della tensione impulsiva formata da mezze sinusoidi fornisce: dove k assume i valori 2, 4, 6, 8… Se si scrive l’equazione relativa ai potenziali istantanei per il circuito secondario della fig A, essendo il diodo D 1 in conduzione e D 2 interdetto, si ha : e b1 =2e=-E m sen  t La tensione inversa di picco che agisce su D 2 è il valore massimo della suddetta espressione, e viene ottenuta per  t= 3  /2. Quindi

6 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il circuito raddrizzatore a ponte ad onda intera Fig Raddrizzatore a ponte; è indicato il verso della corrente in un semiperiodo

7 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il fattore di ondulazione Le componenti alternative provocano nei circuiti raddrizzatori delle pulsazioni dette ondulazione che causano ronzio negli amplificatori audio, e sono fastidiose per l’alimentazione della maggior parte dei circuiti elettronici. L’entità dell’ondulazione, paragonata alla componente continua della corrente o tensione, rappresenta in indice del livellamento dell’uscita del raddrizzatore e viene chiamata fattore di ondulazione.  = fattore di ondulazione = Valore efficace di tutte le componenti alternative componente continua (13-16) La corrente di carico di un raddrizzatore è composta della componente continua I dc e del valore efficace di tutte le componenti alternative I ac. Per definizione, il valore efficace I rms della corrente totale di carico è: (13-17) da cui si ricava In base alla definizione di fattore di ondulazione risulta allora: (13-18)

8 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Il filtro capacitivo Raddrizzatore ad onda intera con filtro capacitivo. (a)Forma d’onda della tensione. (b)Forma d’onda della corrente nei diodi 1/4

9 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Fig Impulsi di corrente nei diodi e tensione sul carico e, per un circuito ad onda intera per  RC=30 Il filtro capacitivo 2/4

10 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - (a)Forma approssimata della tensione sul carico per un circuito ad onda intera con filtro capacitivo. (b)Tensione effettiva di ingresso e di uscita per  RC =30

11 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - (a)Forma approssimata della tensione sul carico per un circuito ad onda intera con filtro capacitivo. (b)Tensione effettiva di ingresso e di uscita per  RC =30 (13-28) (13-29) (13-30) 3/4 Il filtro capacitivo per ipotesi dq/dt=I dc

12 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - 4/4 Il filtro capacitivo (13-31) (13-32) (13-33) (13-34) sostituendo nella (13-28) si ha: il valore efficace della tensione di ondulazione e: dalla definizione di fattore di ondulazione, segue: ai fini del progetto si può mettere in relazione il valore efficace della tensione secondaria del trasformatore con la tensione continua in uscita sfruttando la (13-31):

13 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - E dc /E m in funzione di  RC per un circuito ad onda intera

14 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Andamento del fattore di ondulazione

15 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Stabilizzazione Poiché la tensione di uscita continua V o dipende dalla tensione continua V i d’ingresso non stabilizzata, dalla corrente di carico I L e dalla temperatura T, la variazione  V o della tensione d’uscita di un alimentatore può essere espressa da oppure I tre coefficienti sono definiti come fattore di stabilità: resistenza di uscita: coefficiente di temperatura: Minore è il valore dei tre coefficienti, migliore è la stabilizzazione dell’alimentatore. La variazione  V i può essere dovuta alla variazione della tensione alternata di rete o a un filtraggio insufficiente

16 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Alimentatore stabilizzato Fig Alimentatore stabilizzato

17 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Stabilizzazione di tensione in serie Fig Alimentatore stabilizzato a transistori. Q1 è il regolatore serie, Q2 è l’amplificatore di errore e D è il diodo Zener di riferimento

18 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Fig Un circuito tosatore, con due diodi, che limita a due livelli indipendenti. (b) Transcaratteristica lineare a tratti del circuito indicato (a). E’ indicata la tensione di ingresso sinusoidale e l’uscita tosata ai due estremi. Circuiti tosatori

19 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Fig Quattro circuiti con diodi tosatori. In (a) e (c) il diodo è posto in parallelo. In (b) e (d) il diodo compare in serie. Sotto a ciascun circuito è indicata la forma d’onda di uscita (tratto continuo) corrispondente a una sinusoide all’ingresso. La linea a tratti indica la parte della tensione di ingresso che viene eliminata. Circuiti tosatori

20 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Fig (a) Un circuito con diodo tosatore che trasferisce inalterata la parte della forma d’onda con tensione inferiore a V R - V . (b) Transcaratteristica lineare a tratti del circuito. E’ indicata una tensione di ingresso sinusoidale e la corrispondente tensione di uscita tosata Circuiti tosatori

21 Università di Napoli “Federico II” - Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Unità di Bioingegneria - Via Claudio, Napoli tel: fax: Prof. Marcello BRACALE - Fig (a) Un circuito con diodo tosatore che trasferisce inalterata la parte della forma d’onda con tensione inferiore a V R + V . (b) Transcaratteristica lineare a tratti del circuito. E’ indicata una tensione di ingresso sinusoidale e la corrispondente tensione di uscita tosata Circuiti tosatori


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