AC/DC step down converter

[Ermenegildo1]

Salve a tutti.

Sono nuovo nel forum. Sono uno studente d'ingegneria industriale indirizzo elettronico e sto iniziando a cimentarmi con circuiti e quant'altro. Avrei una domanda da porre, ovvero:

 

ho una tensione alternata, con valore massimo di 48VAC. Volevo diminuire questo valore, per poi convertire da AC a DC ed avere in uscita una tensione di 5VDC ed una corrente non inferiore ad 1A. Inizialmente avevo visto uno schema circuitale che consentiva ciò, ma con tale schema verrebbe meno l'isolamento galvanico e pertanto ho scartato questa ipotesi. Avevo pensato quindi di acquistare un AC/DC step down converter, ma non trovo nessun prodotto che funzioni per la tensione d'ingresso che serve a me. Hanno tutti un range di valori di tensione che arriva massimo a 42VAC oppure dagli 88/89VAC in poi. Pensavo ad una cosa quindi. Potrei abbassare io la tensione d'ingresso da 48VAC a 42VAC tramite un'impedenza (che vede un condensatore ed una resistenza in parallelo), per poi utilizzare il convertitore sopracitato? Così facendo, il circuito sarebbe coperto dall'isolamento galvanico? Se qualcuno può proporre altre soluzioni, sarei estremamente grato.

 

Grazie mille a chiunque potrà rispondermi. Buona giornata a tutti.

 

Cari saluti

Ermenegildo

[Nik-nak]

Prendi i 48Vac e li raddrizzi con ponte e condensatore per avere circa 68Vdc, e poi puoi utilizzare un modulo tipo questo:

 

TRACO

 

Ti ho indicato il primo che ho trovato (TMDC 20-4811), ma esistono diversi costruttori, che hanno prodotti simili, con diverse potenze.

 

PS

 

Il codice che ti ho indicato, lo puoi trovare da RS

 

[Ermenegildo1]

Grazie mille. Non avevo proprio penato a questo tipo di soluzione. Credo proprio che ci siamo.

 

Buona giornata.

 

Saluti

Ermenegildo

[tesla88]

Le strade sono almeno 2 : 
1-Raddrizzi i 48Vac e con uno switch mode ottieni i 5Vdc in uscita, l'isolamento galvanico è garantito dal trasformatore del SMPS 

 

2-Dato che non specifichi la frequenza della tensione di ingresso, ipotizzo 50hz, usi un trasformatore comune per ridurre i 48VAC a una tensione più consona che poi una volta raddrizzata potrai regolare tramite un regolatore serie di tipo lineare o switch mode. L'isolamento galvanico è garantito dal trasformatore a 50hz

 

[Ermenegildo1]

Grazie mille tesla88.

Sei sicuro che il trasformatore comune, sia così "comune"? Dove potrei trovarlo? Sapresti indirizzarmi? Grazie mille ancora.

[fisica]

Un traformatore è una macchina elettrica, e potresti per esempio trovare un trasformatore 230V>48V (tanto per restare in tema),  il quale se applichi 48V in ingresso ti darebbe in uscita...... (tutte le grandezze riportate sono in AC)

 

poi raddrizzi e stabilizzi.

[Livio Orsini]

Per avere 5V cc regolati dovresti partire da qualche cosa che assomiglia a 7.5V ca.

Qulasiasi trasfo da circa 100VA, 230V primari e secondario con rapporto 1/6 può andar bene. Anche se il primario è previsto per tensioni differenti quello che è imortante è il rapporto di trasformazione, in modo che dando 48V al primario si ottengano 7V-8V al secondario

[Ermenegildo1]

Gentile Signor Livio Orsini, è stato davvero illuminante. Le sono davvero grato per la dritta. La ringrazio nuovamente e le auguro una buona giornata.

[Livio Orsini]

Attenzione che le cose van fatte comunque con il classico "granello di sale"

Partire da un trasfo 1000V - 160V, per esempio non sarebbe il massimo.

L'ideale sarebbe trovare un trasformatore 110+110 - 18V (son quelli che si usano per fare il 24Vcc), mettere in parallelo i due avvolgimenti primari e applicarlgi il 48V

[Ermenegildo1]

Quote

Prendi i 48Vac e li raddrizzi con ponte e condensatore per avere circa 68Vdc

 

Buongiorno. Riprendo questa discussione un po' datata. Ho preso in considerazione, in parte, la risposta che gentilmente mi ha fornito Nik-nak. Vorrei iniziare a dimensionare un po' i diodi che compongono il ponte raddrizzatore ed il condensatore da utilizzare, così da avere all'uscita del raddrizzatore con condensatore il valore di tensione raddrizzato, desiderato, ovvero: circa 68Vdc (come mi è stato suggerito). Credo che però questo dato solo non basti, perché studiando un po' la situazione, la sola tensione raddrizzata di 68Vdc mi occorre solo per determinare la VRRN (Peak Repetitive Reverse Voltage). Per determinare la IFAV (Average Rectified Forward Current) dei diodi, occorre anche la corrente in uscita dal raddrizzatore. 

 

Considerando la condizione che mi è stata suggerita, quale potrebbe essere il valore della corrente da aspettarsi, insieme ai 68Vdc?

 

Tengo inoltre a specificare che, tali parametri sono presenti nei datasheet dei diodi.

 

Come sempre grazie mille a tutti. Vi auguro una bella giornata, buon lavoro a chi è a lavoro e buono studio, agli studenti.

[Livio Orsini]

Quale è la corrente sul carico?

Qual deve essere la tensione regolata?

Si fa il rapporto tra la tensione di in gresso, ovvero quella rettificata (68V secondo i tuoi dati) e la tensione di uscita, 5V se ho capito bene. Quindi il rapporto è 13.6.

 

La corrente in uscita se ricordo bene, dovrebbe essere 1A.

Dividi la corrente di uscita per il rapporto di tensione ed ottieni il valore di circa 74 mA, lo moltiplichi per 1.25 considerando un rendimento globale di circa 75%, ed ottieni 92.5mA.

Scegli dei diodi che sopporino almeno 0.1A di corrente media ed hai soddisfatto con buon margine le tue esigenze.

 

Però....c'è sempre un però.

Il condensatore, quando è scarico è un bel corto circuito, quindi devi verificare la corrente di picco che sopportano i tuoi diodi. Oppure prevedere un soft start per la carica del condensatore come si fa sugli inverters. (anche per allungare la vita dei condensatori).

 

Inoltre visto che a valle vai a mettere uno SMPS devi usare condensatori specifici per questo tipo di applicazioni.

[Ermenegildo1]

Buonasera Livio. Chiedo venia se rispondo con tanto ritardo, ma per via dello studio non ho avuto alcun modo di collegarmi. Ora mi metto a ragionare su ciò che mi hai spiegato e ti aggiorno. Grazie mille come sempre, per il tempo che dedichi a chi come me cerca una spiegazione e per la chiarezza con la quale spieghi le cose.

 

Cari saluti

Gildo

[Ermenegildo1]

Buonasera Livio, leggendo la tua risposta, mi sono reso conto di avere una carenza. Potresti spiegarmi, per favore, cosa sia un soft start? L'ho letto in questo periodo che mi hai scritto qualche giorno fa: 

Quote

Oppure prevedere un soft start per la carica del condensatore come si fa sugli inverters. (anche per allungare la vita dei condensatori).

 

Come sempre grazie mille di tutto.

 

[Livio Orsini]

Soft Start, come dice il termine, è letteralmente "partenza morbida".

Una capacità scarica assorbe una corrente iniziale che è limitata dalla sola resistenza di carica. Nel caso di una capacità di filtro la resistenza è praticamente la sola resistenza diretta dei diodi del ponte, che bassissima.

Ci sono diversi modi per limitare la corrente iniziale di grandi capacità; il più semplice è inserire un resistore di carica che viene cortocircuitato quando la tensione del condensatore ha superato una determinata soglia.

 

Nel caso di alimentatori SMPS se la capacità di filtro, che deve essere di tipo adatto a questo impiego, supera un certo valore è convenien te inserire questa circuitazione di limitazione della corrente di carica.

[Ermenegildo1]

Buonasera Livio, ho svolto un po' di calcoli, riporto, per quanto concerne il dimensionamento dei diodi i valori che ho ottenuto:

 

V_RRM  = 1,57 * Vu = 1,57 * 5V = 7,85V  (1)

I_F(AV) = 0,5 * Iu = 0,5 * 1A = 0,5A (2)

I_{F(AV)_RMS} = 0,785 * Iu = 0,785 * 1A = 0,785A (3)

quindi:

5* V_RRM = 40V  (4)

4* I_F(AV) = 2A.   (5)

La 4 e la 5, da quello che ho compreso da materiale trovato in rete, "dovrebbero" essere i valori adatti ai diodi che ho dimensionato, presenti appunto sui datashhet dei diodi stessi.

Cosa ne pensi? Potrebbe andar bene per la mia esigenza? Perché le equazioni (4) e (5) vanno moltiplicate per 5 e per 4? Forse l'equazione (5) la si moltiplica per 4 perché vanno considerati 4 diodi nel ponte di Graetz? Se così fosse, avrei bisogno di diodi che supportano una corrente media di 0,5A o di 2A? Se fosse di 0,5A credo sarebbe in linea anche con quanto mi scrivesti qualche giorno fa, ovvero :

Quote

Scegli dei diodi che sopportino almeno 0.1A di corrente media ed hai soddisfatto con buon margine le tue esigenze.

 

Giusto? O ho preso un abbaglio?

 

Come sempre, grazie di tutto.

Gildo

[Livio Orsini]

Stiamo facendo 2 ragionamenti differenti.

Non capisco quello che stai facendo tu.

Io ho applicato il metodo che uso da oltre 40 anni e qualche SPMS l'ho anche progettato (alcuni prodotti in decine di migliaia di pezzi perchè equipaggiavano ricevitori TV di alcune marche nazionali).

 

Io ragiono in termini di corrente termica o efficace.

[Ermenegildo1]

Buongiorno Livio,

 

volevo dimensionare i diodi del ponte, in base ai parametri che vengono forniti sui datasheet. Il tuo ragionamento l'ho capito. Avevo trovato degli appunti in rete, e ho fatto questi calcoli, per confrontare i due ragionamenti e vedere se anche numericamente potessero uscire valori confrontabili. 

[Livio Orsini]

Per fare conti e verifiche, è necessario vdere la soluzione circuitale nel dettaglio, che tipo di regolatore si ipotizza, etc.

Io ti ho esemplificato un metodo che presuppone determinate scelte, poi bisognerebbe analizzare a cosa si riferiscono gli appunti che hai reperito in rete.

 

La cosa che mi sento di consigliarti vivamente è scegliere un determinato tipo di regolatore e dimensionare socondo le indicazioni che fornisce il costruttore.

S ti rivolgi a dispositivi LT o TI hai delle guide al dimensionamento ottime, affidabili e facili da seguire anche se non hai molta dimestichezza con questo tipo di circuitazioni.

[Ermenegildo1]

Ok Livio, ascolterò il tuo consiglio e ti aggiornerò appena avrò qualche minuto in cui non sto studiando.

 

Grazie mille, davvero! 

 

Buona giornata e buon lavoro a te e a tutte le persone su questo forum.