Sorgente commutata: cos'è, differenze con lineare e a cosa serve

Un sorgente commutata è un dispositivo elettronico in grado di trasformare l'energia elettrica attraverso una serie di componenti elettrici, come transistor, regolatori di tensione, ecc. Cioè, è un alimentazione, ma con differenze rispetto a quelle lineari. Queste fonti sono anche conosciute come SMPS (alimentatore a commutazione), e sono attualmente utilizzati per una moltitudine di applicazioni ...

Che cos'è un alimentatore?

Un alimentatore o PSU (unità di alimentazione), è un dispositivo utilizzato per fornire elettricità in modo appropriato a diversi componenti o sistemi. Il suo scopo è ricevere energia dalla rete elettrica e convertirla in una tensione e una corrente adeguate affinché i componenti collegati possano funzionare correttamente.

L'alimentatore non solo modificherà la tensione della sua uscita rispetto al suo ingresso, ma può anche modificare la sua intensità, rettificarlo e stabilizzarlo trasformarsi da corrente alternata a corrente continua. Questo è ciò che accade in una sorgente di un PC, ad esempio, o nell'adattatore per caricare una batteria. In questi casi, il CA passerà dai soliti 50 Hz e 220/240v, ad una DC a 3.3v, 5v, 6v, 12v, e simili...

Sorgenti lineari vs sorgenti commutate: differenze

Se ricordi il adattatori o caricabatterie dei telefoni più vecchi, erano più grandi e più pesanti. Quelli erano alimentatori lineari, mentre quelli più leggeri e compatti di oggi sono alimentatori switching. Le differenze:

• in un carattere lineare la tensione della corrente elettrica viene ridotta per mezzo di un trasformatore, per essere poi rettificata dagli dei. Avrà anche un altro stadio con condensatori elettrolitici o altri stabilizzatori di tensione. Il problema con questo tipo di trasformatore è la perdita di energia sotto forma di calore dovuta al trasformatore. Inoltre, questo trasformatore non solo ha un nucleo metallico pesante e ingombrante, ma per correnti di uscita elevate sarà necessario un avvolgimento di filo di rame molto spesso, aumentando così anche il peso e le dimensioni.
• Le fonti commutate Usano un principio simile per il processo, ma ha delle differenze. Ad esempio, in questi casi aumentano la frequenza della corrente, passando da 50 Hz (in Europa), a 100 Khz. Ciò significa che le perdite sono ridotte e la dimensione del trasformatore è notevolmente ridotta, quindi saranno più leggeri e compatti. Per renderlo possibile, trasformano la corrente alternata in corrente continua, quindi la corrente alternata in corrente alternata con una frequenza diversa da quella iniziale, e quindi trasformano nuovamente la corrente alternata in corrente continua.

Oggi gli alimentatori lineari sono praticamente sono scomparsi, per il suo peso e le sue dimensioni. Ora gli switch vengono utilizzati di più in tutti i tipi di applicazioni.

pertanto, punti salienti a seconda del modo di lavorare di base, sono:

• El dimensioni e peso di quelli lineari può essere significativo, fino a 10 kg in alcuni casi. Mentre quelli commutati, il peso può essere solo di pochi grammi.
• Nel caso di Tensione di uscita, le sorgenti lineari regolano l'uscita utilizzando tensioni più elevate dagli stadi precedenti e quindi producendo tensioni inferiori alla loro uscita. Nel caso degli switch, possono essere uguali, inferiori e persino invertiti rispetto a quelli dell'input, rendendolo più versatile.
• La efficienza e dissipazione Differisce anche, poiché quelli commutati sono più efficienti, fanno un uso migliore dell'energia e non dissipano tanto calore, quindi non avranno bisogno di sistemi di raffreddamento così grandi.
• La complessità è un po' più alto negli switch a causa del maggior numero di stadi.
• I caratteri lineari non producono interferenza generalmente, quindi sono i migliori quando non dovrebbero verificarsi interferenze. Quello commutato funziona con frequenze più alte, ed è per questo che non è così buono in questo senso.
• El fattore di potenza per le sorgenti lineari è basso, perché la potenza è prelevata dai picchi di tensione sulla linea di alimentazione. Questo non è il caso di quelli commutati, sebbene siano state aggiunte fasi precedenti per correggere questo problema in larga misura, specialmente nei dispositivi venduti in Europa.

Operazione

Per capire bene il funzionamento della sorgente di commutazione, le sue diverse fasi devono essere schematizzate come blocchi, come si può vedere nell'immagine precedente. Questi blocchi hanno la loro funzione specifica:

• Filtra 1: si occupa di eliminare i problemi della rete elettrica, come rumore, armoniche, transitori, ecc. Tutto ciò può interferire con il funzionamento dei componenti alimentati.
• raddrizzatore: la sua funzione è quella di impedire il passaggio della parte del segnale sinusoidale, cioè la corrente passa in un solo verso, generando un'onda sotto forma di impulso.
• Correttore del fattore di potenza: se la corrente è sfasata rispetto alla tensione, tutta la potenza della rete non verrà utilizzata bene, e questo correttore risolve questo problema.
• condensatore- I condensatori smorzeranno il segnale impulsivo in uscita dallo stadio precedente, immagazzinando la carica e facendola uscire molto più piatta, quasi come un segnale continuo.
• Transistor / Controller: funge da controllo del passaggio di corrente, tagliando e attivando il passaggio, che trasforma la precedente corrente quasi piatta in una pulsante. Il tutto sarà controllato dal controller, che può fungere anche da elemento protettivo.
• Trasformatore: riduce la tensione in ingresso per adattarla a una tensione inferiore (oa più tensioni inferiori) in uscita.
• Diodo: convertirà la corrente alternata in uscita dal trasformatore in corrente pulsante.
• Filtra 2: si passa da corrente pulsante a corrente continua.
• Fotoaccoppiatore: collegherà l'uscita della sorgente con il circuito di controllo per una corretta regolazione, una sorta di feedback.

Tipi di fonti

Le sorgenti commutate possono essere classificate in quattro tipo fondamentale:

• Ingresso CA / Uscita CC: È costituito da raddrizzatore, commutatore, trasformatore, raddrizzatore di uscita e filtro. Ad esempio, l'alimentatore di un PC.
• Ingresso CA / Uscita CA: è costituito semplicemente da un convertitore di frequenza e da un convertitore di frequenza. Un esempio di applicazione potrebbe essere un azionamento a motore elettrico.
• Ingresso CC / Uscita CA: È conosciuto come un investitore e non sono così frequenti come i precedenti. Ad esempio, possono essere trovati nei generatori 220v a 50Hz da una batteria.
• Ingresso CC / Uscita CC: è un convertitore di tensione o corrente. Ad esempio, come alcuni caricabatterie per dispositivi mobili utilizzati nelle auto.