Le pile e le batterie forniscono una tensione di alimentazione fissa e costante nel tempo. Ma in alcune circostanze i circuiti hanno, molto spesso, la necessità di lavorare con tensioni di alimentazioni più basse, proprio per non bruciare i componenti elettronici montati su di essi. In questo articolo si vedrà proprio una tecnica per abbassare la tensione di alimentazione al valore desiderato.

Introduzione

Sì supponga di voler a alimentare un circuito elettronico a 5 volt ma a nostra disposizione abbiamo solo una fonte di tensione di 12 volt. Se si collega direttamente il circuito elettronico alla batteria in nostro possesso, molto probabilmente esso si brucerà a causa dell’alta tensione erogata. Esistono diverse tecniche per abbassare la tensione di alimentazione a un valore desiderato. Il metodo esaminato in questo articolo è senza dubbio il più preciso ed è quello che fornisce i risultati migliori, grazie anche alla semplicità della sua concezione.

I regolatori

Sì tratta di componenti elettronici esistenti sul mercato già da alcune decine danni e che hanno la facoltà di abbassare la tensione di alimentazione fornita loro a un valore fisso e costante. Ovviamente la tensione di ingresso deve risultare leggermente maggiore di quella che si vuole ottenere in uscita, poiché tali regolatori riescono solo ad abbassare la tensione elettrica ma non ad aumentarla. Stiamo parlando dei regolatori della famiglia 78XX, dei circuiti integrati esternamente molto semplici perché dotati solo di 3 piedini, ma internamente sono dotati di un complesso circuito elettronico. Questi integrati, come detto in precedenza, sono dotati di tre piedini. Il primo è l’ingresso, al quale va applicata la tensione da abbassare. Il secondo è l’uscita, dal quale si ottiene la tensione abbassata e regolata al valore desiderato. Il terzo è la massa, che va collegato con la massa del circuito. Ad esempio, utilizzando il circuito integrato con la sigla 7805, si ottiene un valore di tensione fissa e costante di 5 volte esatti (vedi l’esempio in figura 1). Naturalmente è necessario fornire, all’integrato, una tensione superiore a 5 V, ad esempio 12 V oppure 17 V.

Questi circuiti integrati a tre piedini si utilizzano in modo molto semplice e possono sopportare al massimo una corrente di 1.5 A. Se si collegano grosse lampade si consiglia di montare un dissipatore di metallo, come visualizzato in figura 2, allo scopo di raffreddare il componente durante il funzionamento, poiché esso tende a riscaldare parecchio.

Alimentiamo una radio a 5 volt

Sì supponga, adesso, di voler alimentare una radio che funzioni con una tensione nominale fissa di 5 V ma abbiamo a disposizione solo una fonte di alimentazione di 12 V prelevata, ad esempio, dalla batteria dell’automobile del nostro papà. Allo scopo è sufficiente realizzare il circuito elettrico di figura 3. Come si vede dallo schema, il polo positivo della batteria (quello che trasporta praticamente la tensione di 12 V) è collegato al piedino di ingresso del 7805, situato sulla sinistra del circuito integrato. La massa è collegata direttamente al polo negativo della batteria che, in questo caso, costituisce il ritorno comune del circuito. L’uscita di 5 V è prelevata dal piedino di destra, ossia dall’uscita del circuito integrato. La misurazione con il tester mostra una tensione di alimentazione perfettamente pari a 5 V, grazie al funzionamento del circuito interno dell’integrato con elevatissima precisione, nonostante la tensione di alimentazione principale fosse di 12 V.

Il regolatore funziona perfettamente da solo, senza componenti aggiuntivi. Ma per evitare interferenze e auto oscillazioni è conveniente collegare due condensatori di 100 nF tra i terminali di ingresso e di uscita e la massa, come indicato nello schema elettrico. La seguente tabella mostra i diversi modelli di regolatori disponibili sul mercato. E semplice risalire alla tensione di uscita del circuito integrato, è sufficiente leggere le ultime due cifre del modello.

Se la differenza tra la tensione di ingresso e di uscita è elevata

In elettronica, più è grande la differenza di tensione tra due contatti e più energia si sviluppa. Molto spesso è utile utilizzare due o più regolatori in cascata, quando la tensione di ingresso è molto superiore alla tensione di uscita desiderata. Utilizzando due o tre regolatori si aiuta a distribuire la dissipazione e il calore sui vari regolatori, come mostrato in figura 4. Le due soluzioni abbassano la tensione da 20 V a 5 V. Il circuito a sinistra utilizza solo il regolatore 7805, che si prende la responsabilità di abbassare tutta la tensione, mentre il circuito di destra utilizza un 7815, un 7812 e un 7805 in cascata (in serie). Nel primo caso occorre usare un dissipatore di calore e il circuito presenta la seguente dissipazione:

• dissipazione 7805: 7.6 W.

Il regolatore, in questo caso, riscalda troppo e supera la massima temperatura ammessa, bruciandosi. Nel secondo caso non occorre il dissipatore di calore perché esso è distribuito sui tre dispositivi e il circuito presenta le seguenti dissipazioni, con il buon funzionamento di esso:

• dissipazione 7815: 2.6 W;
• dissipazione 7812: 1.6 W;
• dissipazione 7805: 3.5 W.

Conclusioni

I ragazzi troveranno molto utile le applicazioni con tali circuiti integrati perché risultano molto semplici ed economici. Anche se esistono altre metodologie, ancora più precise e sofisticate di questa, la maggior parte dei circuiti oggi utilizza ancora questi regolatori. Questi integrati sono estremamente protetti contro le inversioni di polarità, le sovracorrenti e le alte temperature. E’ molto difficile, infatti, distruggerli per un errore.