Alimentatori switching regolabili
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Vista interna di un SMPS ATX: sotto A: filtro EMI in ingresso e raddrizzatore a ponte; B: condensatori di filtro in ingresso; “Tra” B e C: dissipatore di calore lato primario; C: trasformatore; Tra C e D: dissipatore di calore lato secondario; D: bobina di filtro in uscita; E: condensatori di filtro in uscita. La bobina e il grande condensatore giallo sotto E sono componenti aggiuntivi di filtraggio dell’ingresso che sono montati direttamente sul connettore di ingresso dell’alimentazione e non fanno parte del circuito principale. Gli alimentatori ATX forniscono almeno 5 uscite di tensione indipendenti.
Un alimentatore a commutazione (switching-mode power supply, switch-mode power supply, switched power supply, SMPS, o switcher) è un alimentatore elettronico che incorpora un regolatore a commutazione per convertire la potenza elettrica in modo efficiente.
Come altri alimentatori, un SMPS trasferisce l’energia da una sorgente DC o AC (spesso l’alimentazione di rete, vedi adattatore AC) a carichi DC, come un personal computer, mentre converte le caratteristiche di tensione e corrente. A differenza di un alimentatore lineare, il transistor di un alimentatore a commutazione passa continuamente tra gli stati di bassa dissipazione, full-on e full-off, e trascorre pochissimo tempo nelle transizioni ad alta dissipazione, il che minimizza l’energia sprecata. Un ipotetico alimentatore a commutazione ideale non dissipa energia. La regolazione della tensione si ottiene variando il rapporto tra tempo di accensione e spegnimento (noto anche come duty cycle). Al contrario, un alimentatore lineare regola la tensione di uscita dissipando continuamente potenza nel transistor di passaggio. Questa maggiore efficienza di conversione della potenza è un importante vantaggio di un alimentatore a commutazione. Gli alimentatori a commutazione possono anche essere sostanzialmente più piccoli e leggeri di un alimentatore lineare perché il trasformatore può essere molto più piccolo. Questo perché opera sulla frequenza di commutazione che va da diverse centinaia di kHz a diversi MHz in contrasto con i 50-60Hz che sono tipici della frequenza di rete AC. Nonostante la riduzione delle dimensioni, la topologia stessa dell’alimentatore e il requisito di soppressione delle interferenze elettromagnetiche nei progetti commerciali comportano un numero di componenti solitamente molto maggiore e la corrispondente complessità del circuito.
Alimentatori switching regolabili on line
Gli alimentatori da laboratorio sono di solito utilizzati per alimentare un circuito con tensione continua. Questa tensione continua costante è regolabile dall’utente. I segnali AC nella maggior parte dei casi non sono supportati dagli alimentatori variabili. Per la tensione AC date un’occhiata agli alimentatori universali a commutazione.
Un alimentatore da laboratorio permette di impostare una tensione di uscita variabile ma costante. La gamma di tensione di uscita è un fattore chiave quando si acquista un alimentatore variabile. Le gamme di tensione comuni sono tra 0-30 Volt. Anche se 30 Volt non è comune per la maggior parte dei circuiti, è vantaggioso acquistare un alimentatore per 30 Volt. Con un alimentatore da laboratorio a doppia uscita o due dispositivi si possono generare +15 V e -15 Volt invece di 30 V collegando due uscite. Le tensioni positive e negative sono comunemente usate per gli amplificatori operazionali.
I buoni alimentatori DC variabili hanno una manopola per la regolazione grossolana e fine. La regolazione grossolana è usata per controllare approssimativamente la tensione in uscita. La regolazione fine ci permette di impostare con precisione la tensione di uscita dell’alimentatore da banco. Di solito un alimentatore da banco da laboratorio ha due manopole rotanti per controllare la regolazione grossolana e quella fine. Alcuni dispositivi hanno solo una manopola che può essere premuta o tirata per la regolazione fine.
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Un alimentatore è un dispositivo elettrico che fornisce energia elettrica a un carico elettrico. La funzione primaria di un alimentatore è quella di convertire la corrente elettrica da una fonte alla corretta tensione, corrente e frequenza per alimentare il carico. Di conseguenza, gli alimentatori sono a volte indicati come convertitori di potenza elettrica. Alcuni alimentatori sono pezzi separati e indipendenti, mentre altri sono incorporati negli apparecchi di carico che alimentano. Esempi di questi ultimi includono gli alimentatori che si trovano nei computer desktop e nei dispositivi elettronici di consumo. Altre funzioni che gli alimentatori possono svolgere includono la limitazione della corrente prelevata dal carico a livelli di sicurezza, lo spegnimento della corrente in caso di guasto elettrico, il condizionamento dell’alimentazione per evitare che il rumore elettronico o i picchi di tensione in ingresso raggiungano il carico, la correzione del fattore di potenza e l’immagazzinamento dell’energia in modo che possa continuare ad alimentare il carico in caso di interruzione temporanea della fonte di alimentazione (gruppo di continuità).
Feedback
In alcune applicazioni l’uso di un singolo alimentatore può non essere sufficiente a fornire la potenza richiesta dal carico. Le ragioni per l’utilizzo di più alimentatori possono includere il funzionamento ridondante per migliorare l’affidabilità o una maggiore potenza di uscita. Quando si fornisce un’alimentazione combinata, si deve prestare attenzione a garantire che l’alimentazione sia fornita in modo bilanciato da tutti gli alimentatori.
Gli alimentatori ridondanti sono una topologia in cui le uscite di più alimentatori sono collegate per aumentare l’affidabilità del sistema ma non per aumentare la potenza in uscita. Le configurazioni ridondanti sono normalmente progettate per prelevare corrente in uscita solo dagli alimentatori primari e per prelevare corrente dagli alimentatori di riserva quando si verifica un guasto in uno degli alimentatori primari. Dal momento che il prelievo della corrente di carico mette sotto stress i componenti di un alimentatore, l’alta affidabilità del sistema si ottiene quando non viene prelevata corrente dagli alimentatori ridondanti finché non si verifica un problema con uno degli alimentatori primari.
