Componenti e Funzionamento degli Alimentatori Elettrici: Lineari e Switching

Struttura e Principi degli Alimentatori Elettrici

Il Trasformatore: Componente Primario

In un alimentatore a trasformatore, quanti primari troviamo? In un trasformatore si può trovare un solo primario, al quale è applicata l'energia proveniente dalla rete elettrica.

Descrizione dello Schema dell'Alimentatore Lineare

L'alimentatore lineare schematico prevede una griglia di tensione che passa attraverso un trasformatore. Questo componente adatta il livello del segnale di rete alla tensione necessaria per alimentare il circuito.

Il processo si articola come segue:

1. Ingresso in Tensione Alternata (AC): La tensione di rete entra nel trasformatore.
2. Raddrizzamento: La tensione alternata in uscita dal trasformatore passa attraverso un raddrizzatore, che converte la tensione alternata pulsante in una tensione continua (DC) con ripple.
3. Filtraggio: Successivamente, incontra un filtro, il cui scopo è ridurre le variazioni di tensione (ripple) in uscita dal raddrizzatore, in modo che il segnale assuma una forma più stabile.
4. Stabilizzazione: Infine, la tensione passa attraverso lo stabilizzatore, responsabile di mantenere la tensione di uscita al valore esatto richiesto dal circuito in ogni momento. Questo si ottiene regolando la sua resistenza interna per neutralizzare le fluttuazioni della tensione di ingresso.

Confronto: Vantaggi degli Alimentatori Switching vs. Lineari

Vantaggi degli Alimentatori Switching

Gli alimentatori switching (SMPS) offrono notevoli vantaggi rispetto ai modelli lineari:

• Efficienza Energetica Superiore: Generano meno calore durante il funzionamento.
• Dimensioni e Peso Ridotti: Consentono una maggiore compattezza.
• Costi Inferiori: Un minore consumo energetico permette l'uso di componenti meno potenti, riducendo i costi complessivi del circuito.
• Sicurezza: Gli alimentatori switching sono generalmente considerati più sicuri rispetto a quelli lineari.

Tecniche di Controllo negli SMPS

Le tecniche utilizzate nel controllo degli alimentatori switching (SMPS) variano principalmente la frequenza o la durata degli impulsi:

Controllo tramite Variazione della Frequenza

Se si applica un segnale a frequenza variabile al sensore, si modifica la quantità di energia iniettata nel trasformatore variabile.

Controllo tramite Durata dell'Impulso (Duty Cycle)

Questa tecnica consiste nel variare il duty cycle del segnale di comando. Sebbene la frequenza rimanga costante, più a lungo si mantiene l'impulso a livello alto (ON), maggiore sarà la corrente che fluisce attraverso il primario.

Funzionamento in Modalità Stand-by

Discutiamo il ruolo della modalità stand-by negli alimentatori:

In modalità stand-by, il dispositivo non esegue la maggior parte delle sue funzioni principali, ma mantiene la capacità di riattivarsi tramite un comando remoto (telecomando).

Questa modalità operativa richiede che l'alimentazione rimanga sempre attiva per fornire energia alle funzioni del sistema di controllo, necessarie per rilevare l'attivazione dei comandi provenienti dal ricevitore remoto.

L'alimentatore deve essere in grado di scollegare i circuiti elettrici non essenziali, riducendo così il consumo di energia durante lo stato di inattività (idle).

Queste operazioni sono tipicamente realizzate attraverso un transistor (come Q1), che, polarizzato tramite resistenze (R1 e R4), agisce come un interruttore elettronico, operando tra gli stati di taglio e saturazione.