Un’opportuna regolazione in corrente permette di ottenere maggior potenza da un mosfet

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 4 febbraio 2010

Alcuni circuiti di polarizzazione tipicamente usati per i transistor mosfet di potenza impiegano interruttori BCD (Binary Coded Decimal) per erogare e stabilizzare la corrente. Tuttavia, non è facile trovare in commercio dei commutatori BCD capaci di regolare più di 25 mA con adeguata qualità. Si può ovviare a questo inconveniente implementando il chip di monitoraggio della corrente a quattro pin Zetex ZXCT1010, il quale può regolare la corrente direttamente sul transistor senza bisogno di farla passare attraverso i BCD. Come si vede in figura 1, la corrente di carico è determinata dalla tensione applicata sulla resistenza RSENSE. Perciò la tensione su R1, che è la resistenza da 100 Ohm, è la medesima applicata su RSENSE e produce una corrente di uscita su R1 pari a IOUTx100=ILOADxRSENSE dove VOUT=IOUTxROUT e dove ILOAD è la corrente sul carico, mentre VOUT e IOUT sono i rispettivi valori di uscita per tensione e corrente. Ora si può usare la tensione di uscita come tensione di controllo per regolare la corrente sul carico.

Fig. 1 – Si può regolare la corrente su un mosfet senza bisogno di farle attraversare il BCD e ottenendo così maggior potenza in uscita

Un’utile applicazione di questo circuito è la ricarica degli accumulatori negli apparecchi portatili. In tal caso si può far lavorare il circuito a 18 V e usare un mosfet di potenza a canale N Fairchild Semiconductor IRF520 dotato di dissipatore in alluminio e capace di erogare fino a 9,2 A grazie alla bassa resistenza collettore/emettitore di 0,27 Ohm che si aggiunge al carico. Per la regolazione dell’IRF520 si usa una retroazione basata su un amplificatore operazionale applicato sul carico. In questo modo la massima corrente d’uscita è di 1 A e il valore della resistenza RSENSE è di 0,1 Ohm. La scheda PCB può avere un’impedenza tipica altrettanto bassa, peraltro facilmente calcolabile considerando 35 µm di spessore.

Gli interruttori BCD sono in parallelo insieme alle resistenze che vanno da 125 a 100k Ohm e permettono di regolare la tensione d’uscita sull’ingresso negativo dell’amplificatore operazionale. Le equazioni per calcolare i valori delle resistenze sono le seguenti: VSENSE=RSENSExILOAD, IOUT=RSENSExILOAD/100 e R0=VREFx100/(RSENSExILOAD). Se si sceglie il valore di 0,1 Ohm per la RSENSE e il valore di 0,1V per la tensione di riferimento, ecco che l’equazione diventa R0=100/ILOAD. Applicando questa equazione si possono calcolare i quattro valori delle resistenze applicate per ciascuno dei tre BCD e quindi determinare esattamente quanta corrente attraversa ciascun resistore.

Per correnti rispettivamente di 800, 400, 200, 100, 80, 40, 20, 10, 8, 4, 2 e 1 mA le corrispondenti resistenze hanno valori di 0.125, 0.25, 0.5, 1, 1.25, 2.5, 5, 10, 12.5, 25, 50 e 100 k Ohm. Pertanto, se la corrente di carico è di 1 A, allora la corrente di uscita è di 1 mA, mentre se la corrente di carico è di 1 mA allora la corrente di uscita è di 1 µA. Si tenga, infine, presente che la superficie del transistor IRF520 è al potenziale del collettore.

Gyula Diószegi e János Nagy, Divelex, Budapest, Ungheria



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