Il relè è un componente elettromeccanico il cui azionamento avviene mediante un elettromagnete costituito da una bobina di filo conduttore elettrico, generalmente di rame, avvolto intorno ad un nucleo di materiale

ferromagnetico. Al passaggio di corrente elettrica nella bobina, l’elettromagnete attrae l’ancora alla quale è vincolato il contatto mobile che quindi cambierà posizione. Nella figura a fianco è rappresentato un relè con tre contatti: uno mobile e due fissi. Quando il relè è a riposo il contatto mobile è in contatto con uno dei due contatti fissi. Quando il relè è “eccitato”, cioè quando la bobina è percorsa da corrente elettrica, la situazione si inverte e il contatto mobile si sposta sull’altro contatto.

Caratteristiche

I contatti del relè costituiscono gli interruttori o gli scambi, il cui stato (aperto o chiuso) dipende dall’eccitazione dell’elettromagnete. Ad esempio, un relè con due contatti può funzionare come interruttore, mentre un relè con tre contatti può funzionare come commutatore. Per ciascun interruttore o commutatore sono presenti un contatto mobile e, rispettivamente, uno o due contatti fissi. In quest’ultimo caso il contatto mobile è situato tra i due contatti fissi.

Quando l’elettromagnete di un comune relè a tre contatti è a riposo, il contatto mobile risulta elettricamente connesso ad un contatto fisso formando un circuito chiuso; un terzo contatto, anch’esso fisso, risulta invece disconnesso (circuito aperto). Quando l’elettromagnete viene eccitato la situazione si inverte: il contatto mobile si sposta disconnettendosi dal primo contatto fisso e connettendosi all’altro. I contatti fissi sono quindi rispettivamente detti normalmente chiuso (NC) e normalmente aperto (NO), in chiaro riferimento allo stato normale (cioè quando l’elettromagnete è diseccitato).

I relè con due contatti sono generalmente di tipo normalmente aperto. Esistono in commercio relè con un numero di contatti multiplo di due o di tre, dove cioè sono presenti più interruttori o deviatori comandati simultaneamente dallo stesso elettromagnete.

I relè vengono classificati in base alla grandezza alla quale sono sensibili:

• Voltmetrici
• Wattmetrici
• Amperometrici
• Tachimetrici
• Frequenzimetrici
• Ad impedenza

Grazie all’utilizzo di trasduttori queste grandezze possono anche non essere elettriche.

Ulteriore classificazione è fatta in base al principio di funzionamento:

• Magnetico
• Termico
• Magnetotermico
• A induzione

La suddivisione può essere fatta in base al valore della grandezza misurata:

• Di massima
• Di minima
• Differenziale

Per quanto riguarda la logica di funzionamento una classificazione può essere la seguente:

Monostabili

Una sola posizione dei contatti è stabile, mentre l’altra si ha solamente quando è presente il segnale di eccitazione in ingresso: ad esempio sono relè monostabili quelli che controllano i potenti motori di grosse macchine operatrici, come i carri ponte, i quali sono comandati da circuiti a bassa tensione per motivi di sicurezza.
Alcuni modelli impiegano un tempo prefissato per modificare lo stato di commutazione: questi si definiscono relè temporizzati; più precisamente, esiste un ritardo stabilito tra l’applicazione del segnale e la commutazione del circuito, ci sono vari modelli di relè temporizzati: ritardati nell’eccitazione o nella diseccitazione, a colpo singolo o ciclico. cioè nell’aprire o chiudere il circuito in ogni situazione.

Bistabili

Che possono essere raggiunte con l’applicazione di un segnale su uno dei due ingressi corrispondente alla posizione. Questa funzionalità è anche detta a flip-flop. Caratteristiche di questi modelli sono l’assenza di consumo energetico per mantenere la posizione e persistenza dello stato anche dopo lo spegnimento dell’apparecchiatura che li impiega. Si dice che le apparecchiature appartenenti a questa categoria siano dotate di memoria, in quanto memorizzano il segnale che le attiva (eccitando la bobina).
In funzione del sistema che mantiene l’ultima posizione raggiunta i relè bistabili possono essere ulteriormente catalogati in relè a ritenuta magnetica o a ritenuta meccanica. I primi vengono eccitati tramite l’alimentazione della bobina di eccitazione e rimangono nella posizione “1” tramite un magnete permanente. La bobina di diseccitazione crea un campo magnetico che si oppone a quello prodotto dal magnete permanente e determina il ritorno alla posizione “0” per effetto della gravità o di una molla di richiamo. Nei relè a ritenuta meccanica la posizione raggiunta viene bloccata da un arpionismo meccanico che viene sganciato dalla bobina di diseccitazione.

Passo-passo

Il relè passo-passo venne brevettato nel 1949 da Piero Giordanino, che nel 1954 fondò la Finder, azienda torinese leader italiana nel settore. Una serie ciclica di configurazioni dei contatti viene percorsa, avanzando di un passo ad ogni impulso applicato all’ingresso. Sono costituiti da un contatto posizionato su una camma a sezione quadrata che ad ogni impulso ruota di un ottavo di giro (passo), il contatto si può trovare sul lato del quadro (contatto chiuso), oppure sul vertice del quadro (contatto aperto), e così in successione. Sono di questo tipo i relè che controllano l’accensione e lo spegnimento degli impianti di illuminazione, civili o industriali, con comando da più di due punti: più pulsanti collegati fra di loro in parallelo controllano l’eccitazione della bobina del relè. Ogni volta che la bobina viene eccitata con la pressione di un qualsiasi pulsante, la camma ruota di un passo e, a causa della sua conformazione, alterna ad ogni azionamento una posizione del contatto chiuso ad una del contatto aperto.

Simili modalità di funzionamento sono applicate nei vecchi programmatori meccanici delle lavatrici e delle lavastoviglie.

Ad impulsi

Si definiscono in questo modo i relè che permettono un loro funzionamento tramite un’alimentazione limitata nel tempo, appunto impulsivamente, generalmente i relè che possono essere alimentati in questo modo possono essere del tipo temporizzato/monostabile e/o passo-passo

A disco

Il relè a disco è ampiamente utilizzato in Italia per garantire la sicurezza nella logica di funzionamento degli impianti ferroviari. Il relè viene normalmente usato come relè di controllo di posizione del relè schermo dei segnali permanentemente luminosi (solo negli impianti molto vecchi, successivamente il controllo di posizione è stato realizzato in corrente continua, oggigiorno i segnali sono statici quindi quel controllo è stato eliminato) e come relè dei circuiti di binario alimentati in corrente alternata.

Il principio di funzionamento, simile a quello dei contatori di energia tradizionali, quelli a disco che fino a pochi anni fa misuravano l’energia utilizzata nelle nostre case (i kWh), garantisce che un opportuno disco disposto all’interno del relè si muova solo se la coppia motrice, proporzionale al prodotto di due correnti sinusoidali e dello sfasamento tra di esse, superi un valore minimo preimpostato.

Il relè è previsto per il funzionamento in corrente alternata alle frequenze di 50, 75 e 83,3 Hz. Le due tensioni sinusoidali vengono denominate “Campagna” e “Locale”. Se lo sfasamento delle due tensioni sinusoidali è di circa 90°, la frequenza è quella di progetto, il valore fisso della Locale è di circa 80 Vca mentre quello variabile della Campagna (sfasato in anticipo rispetto alla locale) è di circa 16/18 V CA il relè si eccita. Quindi la presenza o meno della tensione di Campagna determina l’eccitazione o la diseccitazione del relè, la diseccitazione è comunque garantita (in assenza di tensione) dalla caduta per gravità del disco.

Speciali

Specialmente nel passato, prima dell’avvento della microelettronica erano impiegati relè dal funzionamento particolare, come quelli per la selezione decadica telefonica e i relè ripetitori per il segnale del telegrafo.

Amperometrici

La bobina viene inserita in serie sul circuito di un utilizzatore del quale si vuole controllare l’assorbimento o il regolare funzionamento. La bobina ha una resistenza interna propria molto bassa per influenzare il meno possibile la corrente assorbita dal carico e la corrente che l’attraversa dipende quindi dalla corrente assorbita dal carico. Se la corrente raggiunge un valore sufficiente il relè si eccita. È usato in ferrovia per controllare l’accensione delle lampade dei segnali. Sono caratterizzati da un rapporto di diseccitazione molto alto (0,6 contro gli 0,4 dei relè normali) ovvero la corrente di diseccitazione è uguale a 0,6 volte quella di eccitazione. Questa caratteristica serve per determinare la diseccitazione del relè non solo nel caso che una lampada si fulmini riducendo a zero la corrente assorbita ma anche nel caso che un difetto nel circuito determini un abbassamento della corrente e quindi una riduzione di luminosità della lampada.

Differenziali

Il relè esegue un raffronto fra le correnti che attraversano due bobine del relè indipendenti fra loro ed interviene al raggiungimento della differenza impostata in fase di progetto e taratura. Sono un esempio i comuni salvavita. Le correnti in ingresso ed in uscita dal nostro circuito di casa verso la rete di distribuzione devono essere uguali ed il salvavita lo verifica. Se una persona tocca un punto in tensione dell’impianto una parte di corrente passa da una fase della rete a terra attraversando il corpo. Il salvavita rileva una corrente in ingresso superiore alla corrente in uscita, dove la differenza è la corrente che sta attraversando il corpo, ed interviene interrompendo l’erogazione di energia all’impianto. Ecco perché il relè differenziale, utilizzato per quello specifico scopo, è comunemente definito salvavita.

Temporizzati

Sono relè in grado di eccitarsi con un ritardo rispetto all’istante nel quale vengono alimentati (ritardo alla eccitazione) o in grado di diseccitarsi con ritardo rispetto al momento dell’interruzione dell’alimentazione (ritardo alla diseccitazione). Erano oggetti piuttosto complessi che utilizzavano, ad esempio, membrane con fori calibrati e regolabili che lasciavano passare dell’aria con tempi regolabili. Sono stati ormai sostituiti da semplici circuiti elettronici. Brevi ritardi alla diseccitazione (dell’ordine di pochi secondi) sono oggi ottenuti collegando in parallelo alla bobina un condensatore  che si carica nella fase di alimentazione e continua ad eccitare il relè al cessare dell’alimentazione.

Tipologia

A elettromagnete

Il relè a elettromagnete è il tipo di relè più diffuso, dove i contatti e l’elettromagnete sono contenuti in un piccolo contenitore, generalmente in plastica. Questi contatti vengono modificati tramite l’eccitazione e diseccitazione dell’elettromagnete, il quale tramite un rinvio modifica lo stato dei contatti elettrici. Questo tipo di relè viene connesso solitamente con un semiconduttore, detto , diodo volano collegato in parallelo al solenoide, per migliorarne il funzionamento in regime di transitori veloci.

Dry-reed

Il dry-reed è un tipo di relè monostabile in cui i contatti sono contenuti in una ampolla in vetro sigillata ermeticamente, al cui interno è stato immesso gas inerte. Le due lamine metalliche che costituiscono il contatto sono realizzate in materiale ferromagnetico, in modo tale che investite da un campo magnetico esterno si magnetizzino temporaneamente ed attraggano tra loro. Esiste anche una versione con contatto normalmente chiuso, realizzato con una lamina in materiale non ferromagnetico che è in contatto con una lamina in posizione di riposo. Esiste una versione con una terza lamina, impiegato nella funzione di deviatore.

Vantaggio di questo dispositivo è la bassa usura nel tempo, dovuta alla totale protezione dei contatti da polvere ed umidità, nonché il ridotto rischio di innesco di archi voltaici. La chiusura del contatto può avvenire tramite un solenoide che circonda il bulbo, oppure con un elettromagnete, ma anche con un campo prodotto da un magnete avvicinato al dispositivo. Questo sistema è usato nei contatti magnetici degli antifurto.

A mercurio

Un tipo simile ai dry-reed, la cui lamina mobile, sfruttando il fenomeno di capillarità, è costantemente bagnata di mercurio, metallo liquido, amagnetico e conduttivo. Hanno il vantaggio di avere una bassa usura dei contatti, ma possono lavorare in una sola posizione.

A stato solido

Chiamati anche “statici” o “circuiti a PWM”, disponibili per lavorare con tensioni alternate, hanno la caratteristica di non avere contatti meccanici. Sono costituiti da due circuiti elettronici separati galvanicamente tra loro tramite un fotoaccoppiatore (più spesso con optotriac: un fotoaccoppiatore con un fototriac al posto del fototransistor), la parte operante in serie al carico, è costituita da un triac, attivato e disattivato tramite un segnale a livello logico che pilota il fotoaccoppiatore. Esiste un tipo definito “zero crossing”, che effettua la chiusura e l’apertura del circuito, in prossimità del passaggio sullo zero della sinusoide, minimizzando il picco di corrente generato sulla linea. Sono forniti per potenze varie, da pochi watt a qualche chilowatt. Il loro costo è elevato, virtualmente immuni da usura, sono impiegati in circuiti sottoposti ad alta frequenza di azionamento e dove necessita alta affidabilità nel tempo.

A circuito integrato

La funzione relè può essere svolta anche da dispositivi a circuito integrato, in applicazioni in cui la corrente e la tensione siano di piccolo valore e sia richiesta alta affidabilità e velocità di commutazione, questo tipo di dispositivo viene largamente impiegato; sono chiamati commutatori analogici (analog switches) ed i produttori sono gli stessi dei circuiti integrati. L’apertura e chiusura del circuito avviene attraverso una giunzione, pertanto non soggetta ad usura, a differenza di un contatto meccanico. Inizialmente un loro limite era costituito dal valore resistivo del “contatto”, se in apertura essendo dell’ordine dei giga ohm equivale ad un contatto aperto, in chiusura non scendeva al di sotto di qualche decina di ohm, valore sufficientemente basso per la maggior parte delle applicazioni; i dispositivi attuali presentano valori in chiusura inferiori all’ohm e frequenze di lavoro di centinaia di MHz. Il comando di attivazione è costituito da un segnale a livello logico. Va inoltre tenuto presente che tali circuiti non hanno isolamento galvanico tra segnale di attivazione e circuito controllato. Il package può essere plastico, ceramico o metallico. La funzione del circuito può essere molto semplice, come un singolo interruttore, oppure più complessa, come un multiplexer. Storico produttore specializzato in questi dispositivi è Siliconix.

Degrado e usura

In questi dispositivi la corrente che scorre nel contatto è molto piccola, ma è causa nel tempo di formazione di ossido sulla superficie dei contatti, impedendo il passaggio della corrente. Per questo alcuni relè adottano come accorgimento l’auto-pulizia, cioè prevedono volutamente che in fase di chiusura e apertura i contatti debbano strisciare leggermente fra di loro. Nel caso in cui questi dispositivi vengano usati inappropriatamente, quindi con carichi con un elevato assorbimento, si può andare facilmente incontro a un incollaggio dei contatti elettrici per via della fusione degli stessi.

Avete scelto lampadine a led e vi è capitato di notare sfarfallii e sbalzi di intensità durante l’utilizzo o dopo averle spente?

Non preoccupatevi si tratta di un problema facilmente risolvibile!

Prima di illustrarvi perché lampeggiano e le possibili soluzioni, soffermiamoci un attimo sulle caratteristiche delle lampadine a LED e sulle motivazioni che, probabilmente, ti hanno portato a questa scelta.

Lampadine a LED

Le lampadine a LED hanno ormai sostituito, in molti casi, le precedenti lampadine fluorescenti o ad incandescenza. Questo tipo di lampadina aiuta ad ottimizzare i consumi grazie al consumo energetico ridotto e fornendo, allo stesso tempo, una resa ed una durata migliori (dati statistici riportano che la vita media di una lampadina a led è di circa 13 anni).

Le lampadine a LED sono anche ecologiche perché riciclabili al 99%.

Lampada che lampeggia e sfarfalla, come risolvere?

Solitamente quando la lampada comincia a lampeggiare o manifestare strani sfarfallii, la colpa è del circuito interno che a causa di un piccolo urto potrebbe essere stato disturbato.
La prima cosa da fare è quindi aprire il sistema interno e controllare che il circuito LED sia correttamente interrotto sulla fase.
Qualora l’interruttore interno fosse rimasto bloccato in apertura, vi basterà spostarlo leggermente verso destra con un cacciavite, e lo sfarfallio scomparirà immediatamente.
Se questa piccola manovra non ha funzionato, il guasto potrebbe essere dovuto al trasformatore che non riesce a trasmettere correttamente l’energia elettrica. Generalmente questa problematica può essere individuata in maniera immediata grazie al piccolo filo rosso di conduzione che appare distaccato dal circuito. Tuttavia non è un grande problema, vi basterà applicare una piccola goccia di colla liquida per riposizionarlo correttamente nel circuito. Ovviamente prima di testarne il funzionamento vi consigliamo di attendere qualche minuto affinché la colla si asciughi a sufficienza.

Cosa fare se la lampada LED rimane accesa?

Un altro problema tipico delle lampade a LED, specialmente se reduci da molti mesi di utilizzo, è la luce che rimane accesa anche dopo lo spegnimento da interruttore.
Possiamo ricollegare questo problema alla posizione dell’interruttore di cui abbiamo parlato in precedenza.
Purtroppo basta una piccola scarica elettrica fuori gamma, affinché esso rimanga bloccato dalla posizione in circuito.
La cosa migliore da fare in questa situazione è modificare la posizione in maniera manuale. Armatevi nuovamente del cacciavite a stella, ed esercitate una leggera pressione verso destra che dovrebbe rimuovere il blocco. Nella stragrande maggioranza questo procedimento porta alla completa risoluzione del problema, tuttavia potrebbe esserci ancora un fattore causa del malfunzionamento. La lampadina a LED limita a massimo il surriscaldamento della bobina, tuttavia dopo molte ore consecutive di utilizzo il surriscaldamento è inevitabile. In questo caso non occorre aprire il circuito interno; sarà sufficiente aspettare qualche minuto affinché la temperatura si stabilizzi facendo scattare il blocco del circuito.

Perché buttare la lampada a LED quando possiamo ripararla in pochi semplici passi? Seguendo la guida che vi abbiamo proposto oggi, e armandovi di un po’ di sana pazienza, riuscirete a risolvere il problema della vostra lampada in un batter d’occhio!

Perché lampeggiano?

Se notate un fastidioso sfarfallio o un lampeggiamento in fase di illuminazione o dopo aver spento la vostra lampada, il problema potrebbe essere legato alla lampadina stessa, ma si tratta di un’eventualità piuttosto rara.

Nella maggior parte dei casi il malfunzionamento è legato all’alimentazione non adeguata.

Per prima cosa verificate che l’interruttore, il deviatore o l’invertitore siano collegati separatamente e non con la spia luminosa, che spesso si trova sull’interruttore stesso. Se l’interruttore è illuminato da una spia, sarà necessario utilizzare fili elettrici diversi per la sua alimentazione, in modo tale da evitare un sovraccarico.

Talvolta, questo problema si verifica anche quando l’interruttore, il deviatore o l’invertitore arrestano il flusso di corrente proveniente dal neutro, anziché bloccare quello della fase. Ciò comporta una dispersione di energia che porta al conseguente effetto sfarfallio (anche detto flickering). Per ovviare a questo problema, in tal caso, sarà necessario andare ad aggiungere un interruttore differenziale che vada ad interrompere il flusso elettrico in entrambi i fili.
Se i led lampeggiano quando la luce dovrebbe essere spenta, potrebbero esserci dei ritorni di corrente causati da driver, alimentatori o trasformatori presenti nell’impianto.

Un’altra causa potrebbe essere l’eccessiva vicinanza dei cavi di alimentazione nei tubi. La distanza limitata può, infatti, portare a interferenze e disturbi elettrici che i LED, essendo molto sensibili, vanno ad intercettare, anche nel caso si tratti di una minima quantità di corrente elettrica.

Come ultima alternativa, puoi controllare se l’isolamento sull’attacco della lampadina sia adeguato.

Qualunque sia il problema che porta a tale fenomeno, il nostro consiglio è sempre quello di rivolgersi ad un elettricista o ad un tecnico che, in poco tempo, sarà in grado di “diagnosticare” e risolvere l’inconveniente.

Come detto, in rari casi il lampeggiamento è dovuto alla lampadina stessa. Questo accade con lampade prodotte con fosforo, un materiale capace di far risaltare la luce ma che, al tempo stesso, si “carica” e conserva questa energia per alcuni minuti. In questo caso non si tratta di un vero e proprio sfarfallio, ma piuttosto di una luce molto debole che tende a scomparire nel giro di pochi minuti.

Riepilogando

Se le lampadine a LED lampeggiano, anziché mantenere costante l’intensità della luce, potrebbe esserci un piccolo problema all’impianto elettrico e potrebbe non ricevere energia elettrica sufficiente per funzionare nel modo corretto. Chiedendo consiglio ad un esperto nel settore potrai risolvere in breve tempo.

Se, invece, l’effetto sfarfallio si verifica dopo aver spento la luce, potrebbe esserci una lieve interferenza, un flusso di corrente proveniente dal filo della fase oppure  semplicemente si sta utilizzando una lampadina realizzata con fosforo. In quest’ultimo caso, sarà sufficiente attendere qualche minuto e la situazione si stabilizzerà da sola.

Si puo` risolvere il problema facendo l’impianto in modo corretto, con l’interruttore che interrompe la fase, oppure, se l’impianto c’e` gia` e non puo` essere modificato, mettendo un condensatore in parallello all’ingresso della lampada alimentata a 220 V

In alcuni casi lo sfarfallio si risolve mettendo su fase e neutro lato lampadario un condensatore da 1,5uf o 2uf se hai una doppia accensione ne devi mettere 2.

Ricavare un valore resistivo da inserire in una serie con uno o più diodi led, è un’operazione abbastanza semplice.Infatti basta solo conoscere alcune caratteristiche tecniche, come la tensione di alimentazione del circuito, la tensione che cadrà su ogni singolo diodo led e la corrente da far scorrere nel led, per poi, attraverso la legge di ohm, con un semplice passo si ricaverà il valore finale della resistenza da inserire in serie al circuito.

Formule principali della legge di ohm:

Leggenda:

V = tensione
A = ampere – corrente
W = potenza
R = resistenza
W = potenza
V = R x A;
V= W : A;
A = V : R;
A = W : V;
R = V : A;
R = (V x V) : W;
W = V x A;
W = (V x V) : R;

Con  queste semplici formule è possibile dunque dimensionare il proprio circuito elettrico, ma nel caso specifico, vediamo come ricavare il valore delle resistenza raffigurato nella figura qui in alto.
Si può notare che la tensione di alimentazione è pari a 12V, e i diodi led in serie sono 2.
Ovviamente  tutte le precise caratteristiche dei led si possono controllare sui rispettivi datasheet, ma nel nostro caso, ai fini del calcolo, utilizzeremo un classico diodo led. Sapendo che i diodi led lavorano con una tensione di 2.5V e con una corrente che va da 10 a 30mA (ovviamente più si aumenta la  corrente che scorrerà all’interno del diodo led, molto più breve sarà il ciclo di vita del led), in questo esempio ci limitiamo ad una  corrente di 15mA. Sapendo che i led in serie sono due, e la caduta di tensione su ogni singolo led è di 2.5V, si deduce che la tensione che la resistenza dovrà contenere sarà di:
12 – (2.5 * 2)= 7 Volt

Utilizzeremo quindi questa formula:
R = V : A, in cui V sarà uguale a 7, mentre A sarà uguale a 0.015A (per trasformare il valore da mA ad A, è necessario dividere il valore per 1000)
R1 = 7 : 0.015 = 466 OHM
Il valore 466 ohm quindi è il valore resistivo da inserire in serie al circuito per limitare la corrente a 15mA, ma non essendo un valore  standard, utilizzeremo quello prossimo, 470 ohm 

Un’ultima operazione da effettuare è quella di calcolare la potenza della resistenza.
W = V x A
in cui, V sarà uguale a 7, mentre A sarà uguale a 0.015 A
W = 7 x 0.015 = 0.105 W
in questo caso sarà sufficiente una classica resistenza da 1/4 di Watt.

L’integrato LM317 è un regolatore di tensione positivo a tre PIN in grado di fornire diverse tensioni continue in uscita o anche correnti. In particolare le tensioni possono essere regolabili tra 1.25V e 37V  e l’integrato è in grado di fornire 1.5A.

Richiede solo alcuni componenti esterni per cambiare funzione , ad esempio servono solo due resistenze per ottenere un regolatore di tensione regolabile.  La regolazione di linea e di carico sono abbastanza buone e il circuito inoltre dispone di diverse protezioni, come la protezione termica, la protezione di corrente e la protezione da safe operating area. Queste protezioni bloccano la corrente di uscita quando la temperatura è troppo elevata, quando la corrente di uscita è troppo elevata oppure quando la tensione di ingresso è troppo elevata.

Il componente si presenta come in figura e può avere due diversi package, il primo il classico TO-220 viene usato nel montaggio attraverso i fori mentre il TO-263 viene usato per i circuiti SMD.

PIN E CARATTERISTICHE ELETTRICHE

L’integrato ha tre PIN, il primo è chiamato Adjust (o ADJ) ed è il pin di regolazione, poi vi è Vout che è il pin che fornisce la tensione in uscita mentre Vin è il pin della tensione di ingresso. Tra il pin di ingresso e di uscita vi sarà una tensione detta tensione di dropout (Vdrop), questa tensione serve per il funzionamento dei circuiti interni e inoltre è dovuta alla caduta di tensione sull’elemento serie. Lo schema a blocchi è il seguente:

L’elemento serie è formato da due transistor in configurazione darlington, inoltre vi è una resistenza per rilevare la corrente di uscita. In funzione della corrente in uscita e della temperatura agisce il blocco chiamato “Over temp & over Current Protection” che elimina in caso di problemi la polarizzazione del transistor darlington . La tensione di riferimento viene generata da un diodo Zener da 1.25V polarizzato da Iadj, una corrente di riferimento. L’operazionale, in configurazione di error amplifier fa si che tra il pin ADJ e Vout vi siano sempre 1.25V.

Le caratteristiche elettriche sono le seguenti:

• Tensione massima tra Vout e Vin: 40V
• Tensione minima tra Vout e Vin (Vdrop): 3V
• Vout: da 1.25V a 37V
• Corrente di uscita: da 10mA fino a 1.5A
• Regolazione di linea: 0.01%/V
• Regolazione di carico: 0.1%/V
• Corrente pin ADJ: 50uA
• Rumore RMS: 0.003%/Vout
• Reiezione al ripple: 57dB

La tensione massima come detto prima è 40V, la minima invece sarà data dal dropout  più la minima tensione in uscita, ovvero 3+1.25=4.25V. Il dropout è 3V. La corrente va da 10mA fino a 1.5A, il regolatore non garantisce una tensione regolata secondo datasheet se la corrente è minore di 10mA, quindi si potrebbe usare una resistenza in uscita che garantisce una corrente di uscita di 10mA.

La regolazione di linea indica coma varia la Vout se varia la Vin ovvero se la Vout è 5V e la Vin varia da 10V a 11V allora vi sarà una variazione di 0.05% ovvero 2.5mV.

La load regulaztion invece indica che se il carico varia da 10mA a 1.5° allora l’uscita subirà una variazione di tensione pari allo 0.1% ogni volt, ovvero se l’uscita è 5V vi sarà una variazione di 50mV dell’uscita. Dal pin ADJ esce una corrente di 50uA generata dal generatore di corrente.

Il rumore RMS generato in uscita su un tensione di 10V è di 30uV essendo lo 0.003% di Vout. Il ripple in ingresso viene attenuato di circa 57dB senza utilizzare i condensatori di uscita.
 

SCHEMA DI UTILIZZO COME REGOLATORE DI TENSIONE

Lo schema classico di utilizzo, come regolatore di tensione, è il seguente:

La tensione di ingresso è la tensione di rete a 230Vrms che viene ridotta a una tensione di 20Vrms dal trasformatore T1. Il trasformatore T1 deve avere una potenza di almeno 60VA. D1 deve essere un ponte di diodi da almeno 50V 5Ampere, quello nello schema è da 25ampere 100V.
R1 e il LED formano una spia di presenza rete.
Q1, R4 e U1 formano il regolatore di tensione con corrente maggiorata e la tensione di uscita dipende da R1 e R2. R1 fa si che vi sia una corrente da 4.6mA (1.25/270) che scorre in R2, in modo tale da creare una caduta di tensione da 0V fino a circa 21V in modo tale da avere una tensione di 1.25V in uscita fino a 20V.
D2 è un diodo di protezione, C2 e C3 condensatori di filtraggio.
Q1 al massimo dissipa 23W mentre U1 18W per un totale di 41W considerando che sotto i 5v si assorbono solo correnti massime di 2A. Il dissipatore dove si connettono Q1 e U1 attraverso mica isolante deve avere un valore pari a:

R_termica_dissipatore = ((Tjmax-Tamb)/Pd – Rjc – Rcs) = ((160-30)/41 – 0.6 – 1) = 1.6°C/W

dove Tjmax è la temperatura massima della giunzione, Tamb è la temperatura ambiente massima, Pd è la potenza dissipata, Rjc la resistenza termica tra giunzione e case e Rcs la resistenza termica tra case e dissipatore. Quindi si usa un dissipatore di valore 1.6°C/W o minore.
Lo schema può essere montato su breadboard così possiamo testarlo.