Oscillatore ROYER

Progettare e Costruire

Bruno Preite                                                  IZ0WNC

DISCOVER ELECTRONICS

Voglio presentarvi un progetto non certamente nuovo, anzi in rete si possono trovare diverse realizzazioni di esso. Quello che di seguito vi illustrerò è stato ricavato da un progetto del bravissimo Vittorio Crapella. Lo scopo è quello di cercare di trasmettere a voi la curiosità di provare a realizzare e sperimentare soluzioni elettroniche che operino con alte correnti e, anche, alte tensioni. Ovviamente tengo a precisare che non si tratta di circuiti da prendere alla leggera, ma è bene avere una certa esperienza nel campo elettrico-elettronico e prestare estrema attenzione alle norme di sicurezza.

 Prima di passare agli aspetti realizzativi è bene dire qualcosa su questo Oscillatore Royer. A lato potete vederne lo schema di principio realizzato a MOSFET (il circuito proposto utilizza degli IGBT). Si tratta di un oscillatore di potenza capace di gestire grossi carichi con perdite estremamente contenute. In genere è utilizzato per generare forme d’onda sinusoidali per pilotare trasformatori in alta frequenza per i sistemi di lampade per schermi LCD, ma trova molte applicazioni come Zero Volt Switching  Driver nei convertitori statici. Anzi in tali circuiti è notevolmente più efficiente di tante altre soluzioni riuscendo a rendere trascurabili le perdite in fase di commutazione.

Qui troverete schemi e PCB per la realizzazione

 Per comprendere il funzionamento del circuito si segua il seguente ragionamento. Si supponga di applicare l’alimentazione e si ipotizzi che il MOSFET Q1 passi per primo in conduzione. Tale affermazione è plausibile in quanto in due MOSFET non saranno mai perfettamente uguali. Conducendo Q1 il punto A si porta a potenziale di massa e ciò forza ancor più il gate di Q2 verso massa, quindi Q2 è sicuramente OFF. Il circuito risonante composto dall’induttore L1L2 e dal condensatore C1 fa percorrere alla tensione nel punto B una mezza semionda (da zero al picco massimo e poi nuovamente verso lo zero). All’attraversamento dello zero è ora Q1 che viene spinto a OFF e Q2 si accende facendo percorrere al circuito risonante l’altra mezza semionda. Da ora in poi il ciclo si ripete. È evidente che l’induttore L3 ha lo scopo di limitare gli “spikes” durante le commutazioni che potrebbero distruggere i MOSFET. È poi fondamentale la risonanza, ottenuta tramite C1, altrimenti (in assenza del condensatore) il primo MOSFET che entra in conduzione non avrebbe limitazione di corrente e si distruggerebbe. Si osservi poi che la commutazione avviene con il MOSFET a tensione GS quasi nulla, ovvero in condizione di Zero Voltage Switching; la conseguente dissipazione sui MOSFET è estremamente limitata così come lo sono i disturbi RF prodotti in commutazione. È poi evidente che il circuito è completato con altri componenti (diodi FAST e diodi Zener) per assicurare la corretta alternanza nella conduzione ed il rapido spegnimento. Di seguito vi riporto lo schema elettrico del circuito realizzato (cliccateci sopra).

Il toroide L1 lo potete realizzare usando un nucleo toroidale recuperato dagli alimentatori dei PC. Io ho avvolto su di esso una quarantina di spire di filo smaltato di 1.2mm di sezione. Il tutto è stato ancorato  a saldare su un vecchio supporto per fusibili, ma altre soluzioni vanno benissimo.

La bobina per esperimenti sui metalli è realizzata su un diametro di 35mm con 4+4 spire di rame smaltato sa 1.2mm. Le capacità sono direttamente saldati agli estremi dell’avvolgimento e devono essere da 0.22mF 400V. Il tutto va predisposto per essere serrato nei morsetti presenti sulla scheda del circuito.

Attenzione alla corrente assorbita! Il Royer lo potete alimentare con una tensione tra 15V e 25V ma l’assorbimento può andare dai 2 o 3 Ampere e raggiungere (in qualche esperimento) 8 Ampere! Dotatevi di un adeguato alimentatore...

Il Royer assemblato con la bobina per esperimenti sui metalli.

Alimentare a 16V, inserire un pezzetto di ferro dentro la bobina e dopo pochi secondi diventa rosso! Attenzione che la corrente sale ...

Il fascino dell’induzione EM! Le due bobine sono quasi identiche. Sono due spire su un diametro di 12cm realizzate con rame smaltato da 2.8mm di sezione. Quella sul Royer ha anche la presa centrale e si collega al solito modo. Quella a destra non ha presa centrale, il condensatore è da 2.2mF 400V come per la bobina sul Royer. Ovviamente i condensatori sono collegati in parallelo alle bobine. In parallelo a C e L di destra vi è una piccola lampadina da 12V 10W. Accendendo il Royer e ponendo frontalmente le bobine la lampadina si accenderà! Attenzione se avvicinate le bobine sotto la decina di centimetri si può rischiare di bruciare la lampadina...

Appena possibile altri esperimenti … !!