In ogni laboratorio è fondamentale la presenza di almeno un alimentatore regolabile. La maggior parte dei dispositivi richiede un’alimentazione, sia essa singola o duale. I valori possono variare, si passa da qualche volt fino ad arrivare all’ordine di qualche decina. Gli alimentatori stabilizzati appartengono a due categorie: lineari e switching. Gli alimentatori lineari trovano spazio in applicazioni che richiedono un basso ripple e di conseguenza un basso rumore, utilizzano un trasformatore e una serie di circuiti raddrizzatori e processi di filtraggio per produrre una tensione continua molto pulita. Con opportuni potenziometri è possibile regolare il livello di tensione desiderato. L’alimentatore che vi proponiamo in questo articolo appartiene alla serie LPS con la possibilità di regolare separatamente sia la tensione (0 – 15 V) sia la corrente (0 – 3 A). Un’interfaccia display a LED e protezione da sovraccarico e cortocircuito ne completano le caratteristiche. L’alimentatore di tipo lineare è dotato di ventilazione per evitare surriscaldamenti, con minime oscillazioni residue di ripple inferiori a 5 mV e la possibilità di utilizzare dei cavi con morsetti a coccodrillo isolati ideali per il controllo dell’alimentazione e la misura.  

Introduzione

I tradizionali alimentatori lineari hanno tipicamente un basso rumore in tutta la gamma di frequenza. Per questo motivo è particolarmente adatto per applicazioni di bassa potenza. A differenza degli alimentatori switching, invece, particolarmente adatti per applicazioni ad alta potenza. Un dispositivo di commutazione regola la tensione di uscita attraverso una modulazione a larghezza d’impulso denominata PWM. Il processo PWM fornisce in generale un leggero rumore ad alta frequenza, ma permette agli alimentatori che sfruttano questa tecnologia di avere una buona efficienza a potenze elevate con un piccolo fattore di forma.  Una particolare preoccupazione per gli alimentatori switching è la generazione del rumore a frequenze (elevate) dell'ordine dei 100 kHz e delle rispettive armoniche. A differenza degli alimentatori lineari che generano rumore alla frequenza dei 50-60 Hz, tipica della rete e quindi con un comportamento molto più semplice da controllare. Le applicazioni tipiche di alimentatori DC lineari includono amplificatori audio, low noise pre-amplifier, elaborazione del segnale, testing, circuiti di controllo. La principale sfida per ogni alimentatore è assicurare un’uscita DC filtrata dalla rete elettrica senza componenti alternate che si manifestano come ripple della tensione. La circuiteria elettronica richiede un alimentatore stabilizzato con un ripple di uscita di non più l’un per cento della tensione di uscita.

Caratteristiche

L’alimentatore da laboratorio della serie LPS comprende la LPS1153 0 - 15 V e 0 - 3 A con un peso di circa 4 Kg, i cui valori di tensione e corrente vengono visualizzati su due display ad alto contrasto opportunamente controllati da manopole potenziometriche per una fine regolazione (Figura 1). Il dispositivo oltre alle varie protezioni di corto circuito, dispone di un interruttore di sicurezza per la protezione da sovratemperatura. Il design rispetta le normative e la classe di protezione 1 sia sul lato AC sia su quello DC. Le condizioni ambientali sfavorevoli possono compromettere il corretto funzionamento, in particolare polveri e gas infiammanti o forti campi elettrostatici. La ventola di raffreddamento evita surriscaldamenti garantendo una sufficiente circolazione d’aria su entrambi i lati dell’apparato. Le principali caratteristiche possono essere riassunte in tabella 1. Come in ogni alimentatore, il primo requisito è un trasformatore di isolamento. Questo ha il compito di correggere l'alimentazione AC per ottenere una tensione opportunamente gestita da un regolatore.

Figura 1: Layout schematico della struttura hardware dell’alimentatore con le varie indicazioni

Tabella 1: Caratteristiche dell’alimentatore stabilizzato LPS1153

I connettori IEC utilizzati sono comunemente impiegati sul retro delle apparecchiature, essi sono strutturati in due o tre conduttori a seconda dell’intensità di corrente da supportare.  L'uscita del raddrizzatore viene fatta passare attraverso un ulteriore stadio di regolazione (lineare) per garantire un'uscita relativamente priva di ripple e stabile.  I puntali di collegamento di categoria III 1000 V e Categoria IV 600 V (Figura 2), garantiscono livelli di corrente fino a 10 A per eseguire al meglio i collegamenti tra circuiti elettronici e strumentazione di misura. Possono essere di diversi colori con sezione di 0.82 mm². Le caratteristiche principali possono essere riassunte nella tabella 2.

 Tabella 2: Caratteristiche dei KIT puntali di sicurezza VOLTCRAFT MS-10

Figura 2: Kit puntali VOLTCRAFT MS-10

Considerazioni

Gli alimentatori richiedono la rettifica AC e regolazione DC / DC per la fornitura stabile e a basso voltaggio per i componenti elettronici delicati. Gli alimentatori che utilizzano regolatori lineari sono più semplici e offrono un basso ripple. Sempre più spesso, le responsabilità di un designer di alimentatori si estendono oltre la semplice funzionalità specifica. Dal momento che tutte le apparecchiature devono essere certificate dal punto di vista della sicurezza, la conoscenza dei requisiti dovrebbe essere una parte del repertorio di ogni progettista. L'alimentatore presentato offre ripple e stabilità per soddisfare i requisiti di ogni laboratorio nell'ambito della misura e progettazione di circuiti elettronici.

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