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Teoria: alimentatori switching. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Gli alimentatori tradizionali con trasformatore a bassa frequenza, raddrizzatore e stabilizzatore sono semplici, affidabili, praticamente non interferiscono, ma con un'elevata potenza di uscita hanno dimensioni, peso e bassa efficienza significativi. Queste carenze sono particolarmente evidenti ad alte potenze. Le dimensioni e il peso del trasformatore, nonché la capacità dei condensatori di livellamento, diminuiscono con l'aumentare della frequenza della rete di alimentazione. A tal proposito, alcune reti elettriche locali, soprattutto militari, hanno una frequenza maggiorata (400 Hz).

Nelle apparecchiature domestiche, in particolare nei moderni televisori e computer, vengono utilizzati alimentatori a commutazione (Fig. 70), il cui principio è il seguente. La tensione di rete 220 V viene raddrizzata da un ponte a diodi VD1-VD4. La tensione CC risultante di circa 300 V viene applicata a un generatore che genera una sequenza di impulsi che alimentano un trasformatore di impulsi di piccole dimensioni T1 su un circuito magnetico di ferrite. Fornisce inoltre l'isolamento galvanico delle apparecchiature alimentate dalla rete.

Teoria: alimentatori switching

Per ridurre la penetrazione del rumore impulsivo nella rete di alimentazione, assicurarsi di installare un filtro contenente induttanze Lf e condensatori Cf. Il resistore R1 è necessario per limitare la corrente attraverso i diodi raddrizzatori al momento dell'accensione, quando il condensatore di ossido C1 (con una capacità fino a 100 microfarad o più) non è ancora carico. Un condensatore ceramico C2 di capacità molto inferiore riduce l'ondulazione ad alta frequenza della tensione raddrizzata durante il funzionamento del generatore.

Un potente transistor ad alta tensione VT1 funziona in modalità chiave con alta efficienza. Viene aperto dagli impulsi del generatore e crea una corrente nell'avvolgimento primario del trasformatore. La tensione impulsiva degli avvolgimenti secondari (III e IV) viene rettificata e livellata. Un altro avvolgimento (II) alimenta il circuito di stabilizzazione, che controlla la durata e/o la frequenza degli impulsi in modo da stabilizzare le tensioni U1 e U2.

Una descrizione più dettagliata degli alimentatori switching può essere trovata in articoli di riviste e letteratura specializzata. Nei potenti alimentatori switching vengono utilizzati sia generatori push-pull che raddrizzatori. I generatori di impulsi e i circuiti di stabilizzazione (indicati da rettangoli in Fig. 70) sono ora spesso realizzati sotto forma di circuiti integrati già pronti.

Gli stabilizzatori di tensione di commutazione vengono eseguiti secondo schemi simili, ma al posto di un trasformatore utilizzano induttanze su nuclei magnetici di ferrite. Si consideri il circuito di un convertitore buck-stabilizzatore (Fig. 71), che genera, ad esempio, una tensione stabilizzata di 5 V da 12 ... 18 V non stabilizzati. Funziona con alta efficienza (solo con una corrente di carico stabile) , raggiungendo il 90% o più. Ciò significa che la corrente nel carico è più che consumata!

Teoria: alimentatori switching

Il transistor chiave VT1 viene attivato da brevi impulsi dall'oscillatore principale. La corrente nell'induttore L1 aumenta durante l'impulso ad un valore relativamente grande (dell'ordine della corrente di carico). Quando, alla fine dell'impulso, il transistor si chiude, la corrente nell'induttore continua a fluire attraverso il diodo aperto VD1 fino all'inizio dell'impulso successivo. In questo caso, l'energia immagazzinata nel campo magnetico dell'induttore viene consumata.

Il circuito di stabilizzazione regola la durata o la frequenza di ripetizione degli impulsi in modo che la tensione di uscita rimanga invariata. Ad esempio, all'aumentare della tensione di uscita, la durata dell'impulso diminuisce.

Dato che i regolatori switching creano rumore, richiedono un buon filtraggio della tensione in ingresso e in uscita.

Autore: V.Polyakov

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