PROGETTO DI UN CIRCUITO PER L'ALIMENTAZIONE E LA PROTEZIONE UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI PROGETTO DI UN CIRCUITO PER L'ALIMENTAZIONE E LA PROTEZIONE DI UN DIODO LASER ELABORATO DI LAUREA DI: Nadia Malinverni RELATORE: prof.ssa Carla Vacchi CORRELATORE: dott. Daniele Scarpa

Il circuito realizzato costituisce uno studio di fattibilità preparatorio alla realizzazione di un alimentatore per diodi laser, genera una corrente scalata rispetto a quella richiesta per l’alimentazione di diodi laser e alimenta dei diodi LED. Specifiche Precisione nella regolazione della corrente Stabilità della corrente erogata Controllo sul superamento di un valore massimo di corrente preimpostato

Simulazione al calcolatore Fasi del progetto Progettazione del circuito Simulazione al calcolatore Montaggio su bredboard del circuito di base Aggiunta di un microcontrollore PIC e di un display e programmazione del PIC Realizzazione del circuito stampato Collaudo

Struttura del circuito: generatore di corrente La parte circuitale responsabile in primo luogo della generazione della corrente è uno specchio di corrente a transistor bipolari:

Struttura del circuito: generatore di corrente I carichi collegati all’alimentatore sono dei diodi LED:

Struttura del circuito: generatore di corrente Questo blocco permette una prima regolazione della corrente, grazie a dei potenziometri: La corrente varia tra 5 mA e 50 mA.

Struttura del circuito: generatore di corrente È stata inserita una resistenza di sensing per misurare la corrente. Le tensioni ai capi della resistenza sono ingressi del circuito integrato INA103.

Struttura del circuito: regolazione Il circuito di retroazione consente di effettuare una regolazione più fine della corrente tramite una tensione di regolazione, e di stabilizzarla.

Struttura del circuito: regolazione Il blocco principale del circuito di retroazione è un sommatore di tensione. Id1 = I_r1 + V_reg1 / 110 La variazione della corrente sui diodi è proporzionale rispetto alla variazione della tensione di regolazione.

Struttura del circuito: regolazione

Struttura del circuito: regolazione Il circuito realizzato sull’altro ramo ha funzionamento del tutto analogo. Id2 = I_r2 + V_reg2 / 110

Struttura del circuito: regolazione Questo circuito di regolazione consente di modificare la corrente che scorre nel diodo LED di un valore variabile nell’intervallo [-11 mA; +11 mA] rispetto alla corrente specchiata dal riferimento dello specchio di corrente. Cioè di regolare la corrente fino ad un valore pari a circa il 20% della corrente massima impostabile tramite lo specchio di corrente.

Struttura del circuito: circuito di protezione Il circuito di protezione è in grado di interrompere la corrente nel ramo del carico, qualora essa superi una soglia impostata.

Struttura del circuito: circuito di protezione Si basa su una coppia differenziale di transistor.

Struttura del circuito: circuito di protezione funzionamento della coppia differenziale di transistor: L'erogazione della corrente sul carico riprende soltanto quando la corrente generabile torna sotto la soglia.

Struttura del circuito: circuito di protezione Schema a blocchi del circuito di protezione

Struttura del circuito: circuito di protezione Al superamento della soglia l’uscita del trigger di Schmitt va alla tensione di saturazione positiva. Sulla base del transistor Q6 si ha una tensione maggiore della tensione di base di Q2.

Struttura del circuito: circuito di protezione Q6 si accende e Q2 si spegne, deviando la corrente.

Struttura del circuito: circuito di protezione L'uscita dell'integrato INA103 a zero darebbe il comando di riprendere l'erogazione della corrente. Il latch impedisce la ripresa dell'erogazione di corrente finché essa non è sotto la soglia prefissata. Quando l’utente fissa le regolazioni in modo tale che la corrente erogabile sia sotto la soglia, l’uscita del comparatore diventa positiva e riprende l’erogazione di corrente.

Struttura del circuito: circuito di protezione Al primo superamento della corrente massima impostata. 1

Struttura del circuito: circuito di protezione La tensione di uscita dell'integrato INA103 a zero darebbe il comando di riprendere l'erogazione della corrente. Il comparatore blocca l’uscita del latch allo 0 logico. 1

Struttura del circuito: circuito di protezione Se l’utente regola la corrente erogabile in modo da riportarla sotto la soglia. 1 1 1

Schema del circuito di protezione

Struttura del circuito: il microcontrollore PIC Sono stati aggiunti un microcontrollore PIC e un display LCD. Funzionalità Scrittura a display delle correnti erogate sui carichi, acquisendo ed elaborando le tensioni di uscita degli amplificatori differenziali. Segnalazione dell’entrata in funzione del circuito di protezione.

Struttura del circuito: il microcontrollore PIC Fasi della programmazione del PIC: scrittura di un programma in linguaggio di alto livello (Jal). compilazione del file, generando il file .asm ed il file .hex, usato dal programmatore. programmazione del PIC con il software ICprog attraverso la porta seriale del PC, usando un programmatore hardware che ho realizzato in laboratorio.

Schema del circuito completo circuiti di protezione PIC Specchio di corrente display circuiti di protezione

... grazie per l'attenzione