6. L'alimentatore: parte seconda
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Negli alimentatori switching il segreto è l'elevata frequenza.
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In concomitanza con la rettifica ed il filtraggio troviamo il sistema di controllo del fattore di potenza, indicato con l'acronimo PFC: si tratta di un elemento non indispensabile al funzionamento dell'alimentatore, ma che è stato aggiunto successivamente per migliorarne l'efficienza.
Infatti, quando si opera in regime variabile, i componenti, quali condensatori ed induttori, introducono uno sfasamento tra tensione e corrente; può quindi capitare che le variazioni di corrente siano in anticipo o in ritardo rispetto a quelle di tensione.
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Maggiore è lo sfasamento, più alto sarà il prezzo da pagare per l'energia elettrica utilizzata.
La potenza in continua è data dal prodotto dei valori di tensione e corrente (P=V*I), mentre in regime sinusoidale va aggiunto lo sfasamento, quindi P=V*I*cos(a).
Se cos(a) è molto piccolo, ad esempio 0,7, avremo la necessità di assorbire una corrente 1,4 volte maggiore per generare la stessa potenza.
L'inutile aumento di corrente (che viene in un certo senso sprecata) verrà conteggiato incrementando il costo della bolletta a fine mese.
Il caso migliore è con fattore di potenza cos(a) pari ad uno; ciò si realizza in assenza di sfasamento (a=0).
Nella realta, gli alimentatori con PFC attivo riescono a raggiungere valori di cos(a) di 0,99.
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Il sistema è costituito da un circuito di controllo che, pilotando la gate di un transistor, regola il fattore di potenza.
Il transistor, ovviamente, da solo non può alterare lo sfasamento, ma il suo intervento condiziona l'induttore ed i condensatori (quelli di filtraggio precedentemente visti) la cui azione combinata può rifasare la corrente.
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Nell'immagine di cui sopra si notano chiaramente i due transistor di controllo ed il grosso induttore alla loro destra.
Lo stadio successivo comprende i transistor di switching.
La loro funzione, precedentemente accennata, è quella di incrementare la frequenza del segnale da inviare al trasformatore in modo da poter ridurre le dimensioni di quest'ultimo a parità di potenza erogata.
Il funzionamento è alquanto semplice, i transistor si trovano in perenne commutazione tra interdizione e saturazione (ON/OFF): questo causa la generazione di una successione di impulsi ad alta frequenza.
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Lo schema è indicativo, difatti in luogo del BJT si usano Mosfet di potenza molto più veloci nella commutazione.
Il circuito di modulazione è solitamente posto su una daughterboard condivisa o separata da quella del controllore del PFC.Â
Entrambi i circuiti consentono di adattare il comportamento dell'alimentatore sia al variare del carico, sia al variare della tensione di alimentazione; difatti gli alimentatori con PFC attivo possono essere impiegati senza alcuna modifica sia con i 230V europei sia con i 110V americani.
Il segnale ad alta frequenza con tensione ancora elevata viene inviato al trasformatore, il quale provvederà a ridurne la tensione fino al valore compatibile con il successivo stadio.
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Gli alimentatori moderni, e ancor più quelli di fascia alta, utilizzano un solo trasformatore preposto alla generazione dei 12V dalla quale poi verranno ricavate le tensioni inferiori.
Tuttavia, come è possibile vedere dall'immagine, sul PCB sembrano essere presenti altri trasformatori di dimensioni inferiori.
In realtà solo uno di loro è un reale trasformatore, quello dedicato alla linea da 5Vsb (tensione di Stand-By).
Gli altri hanno funzioni completamente differenti, in particolare i due piccoli trasformatori in basso fungono da isolatori nel circuito del fattore di potenza.
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