2. Trasformare la tensione alternata in continua: come ?

 

Come trasformare una tensione variabile in una tensione continua? L'operazione è più semplice di quanto possa sembrare ...

 

Passiamo ad analizzare le tecniche che sono alla base della conversione AC-DC.

La tensione alternata va preventivamente ridotta perchè il suo valore è eccessivamente alto per il tipo di componenti che verranno utilizzati per le successive fasi.

Allo scopo viene in aiuto il trasformatore magnetico precedentemente introdotto.

Si tratta di un componente estremamente semplice, costituito da due avvolgimenti isolati, avvolti su un supporto ferromagnetico (ottime proprietà magnetiche).

 

L'alimentatore ai raggi X 2. AC-DC: come ? 1 

 

Il suo funzionamento è estremamente semplice: la tensione d'ingresso, posta ai capi dell'avvolgimento primario, produce un flusso magnetico che va a concatenarsi con l'avvolgimento secondario, producendo su quest'ultimo una tensione dipendente dal numero di spire dei due avvolgimenti.

Ad esempio, se l'avvolgimento primario conta 10000 spire, mentre quello secondario solo 1000, il rapporto tra le tensioni sarà 1/10, quindi applicando sul primario la nostra tensione da 220V avremo sul secondario 22V.

Altra caratteristica interessante è che la potenza assorbita dal secondario è la stessa che viene erogata dal primario, ne consegue che se l'uscita è aperta, in ingresso non viene assorbita potenza (in realtà c'è una piccola potenza dissipata) anche se apparentemente i due cavi sono cortocircuitati da un conduttore!

Inoltre, se il secondario eroga 220W, quindi 10A, avremo che nel primario circola solo 1A, motivo per cui nei trasformatori la bobina con meno spire utilizza un conduttore dalla sezione maggiore.

A questo punto abbiamo ridotto la tensione, ma la forma d'onda resta quella sinusoidale con la tensione che va anche in negativo, per cui ben lontana da quella continua.

Per ovviare al problema possiamo puntare sul diodo.

 

L'alimentatore ai raggi X 2. AC-DC: come ? 2 

 

Il diodo è un componente a semiconduttore che ha la caratteristica di lasciarsi attraversare dalla corrente in un solo verso e di bloccare, fino ad un valore limite di rottura, le tensioni nel senso opposto.

Ponendo in serie il diodo al trasformatore, avremo la possibilità di tagliare le semionde negative che verranno pertanto bloccate da questo componente.

 

L'alimentatore ai raggi X 2. AC-DC: come ? 3

 

In questo modo abbiamo evitato che la tensione scenda a valori negativi, ma il risultato è ancora fortemente insoddisfacente.

La frequenza a 50Hz e la completa assenza di tensione tra le due semionde rende molto difficile la loro rettifica.

Per migliorare le cose si ricorre ad un circuito più complesso che utilizza 4 diodi.

 

L'alimentatore ai raggi X 2. AC-DC: come ? 4 

 

La struttura così composta, detta ponte di Graets, consente di ribaltare la semionda negativa dando così in uscita una tensione a doppia semionda.

 

L'alimentatore ai raggi X 2. AC-DC: come ? 5

 

Il raddoppio della frequenza (100Hz) e una tensione nulla per un brevissimo istante consentono, a questo punto, di avere una buona base per procedere con la rettifica.