Principio di funzionamento del trasformatore di frequenza industriale e dell'alimentatore
Il principio di funzionamento di un trasformatore di frequenza industriale è relativamente semplice. La tensione CA a frequenza di rete proveniente dalla bobina primaria viene convertita in un campo magnetico, che viene trasmesso attraverso un materiale magnetico (solitamente un foglio di acciaio al silicio) alla bobina secondaria per indurre la tensione. La frequenza di uscita è uguale alla frequenza di ingresso e la tensione viene ridotta in base al rapporto delle spire della bobina del primo stadio (se ci sono più spire secondarie, si tratta di un boost). Dato che il trasformatore emette corrente alternata, mentre la maggior parte dei circuiti elettrici utilizza corrente continua, la tensione in uscita dal trasformatore deve essere rettificata, filtrata, stabilizzata e altri circuiti per diventare una tensione relativamente uniforme e stabile affinché il circuito di carico possa lavoro.
Il componente principale del trasformatore dell'alimentatore a commutazione è ancora un trasformatore e segue anche la regola secondo cui il rapporto di tensione è uguale al rapporto di torsione. A differenza dei trasformatori di frequenza industriale, gli alimentatori switching devono aumentare la loro frequenza operativa, il che significa che devono convertire la tensione CA a bassa frequenza in tensione CA ad alta frequenza, il che richiede l'implementazione di circuiti di controllo aggiuntivi. Poiché il funzionamento del circuito richiede corrente continua, la tensione CA in ingresso deve essere rettificata per diventare tensione di corrente continua prima di poter essere controllata attraverso il circuito successivo. Prendendo come esempio il circuito di un caricabatterie per telefoni cellulari comunemente utilizzato, comprendiamo brevemente il principio di funzionamento di un alimentatore switching.
Dopo la rettifica e il filtraggio, la tensione in ingresso di 220 V CA diventerà una tensione CC di circa 310 V (ovvero il picco della tensione di 220 V CA). Successivamente è necessario convertire questa tensione continua in tensione alternata ad alta frequenza. Il modo più semplice per trasformare questa tensione in corrente alternata ad alta frequenza è utilizzare un interruttore che si apre e si chiude rapidamente, convertendo così la corrente continua in tensione di corrente continua a impulsi ad alta velocità. Il componente che implementa questo interruttore è un transistor. I transistor, compresi i transistor comunemente usati e i transistor ad effetto di campo, possono essere utilizzati come interruttori elettronici, ovvero controllando la tensione di un pin (la base del transistor e il gate del transistor ad effetto di campo), gli altri due pin può essere controllato per accendere o spegnere.
Con un interruttore, il passo successivo è avere un circuito che controlli l'interruttore. La funzione di questo circuito è quella di emettere segnali di commutazione ad alta velocità per controllare la conduzione e l'interruzione del tubo di commutazione. Questo circuito è chiamato circuito di oscillazione. Esistono molti tipi di circuiti di oscillazione negli alimentatori a commutazione, indipendentemente da quale viene utilizzato per fornire segnali di controllo al transistor di commutazione.
Dopo essere stata controllata dal circuito di controllo, la tensione di ingresso cambia da tensione CA a bassa frequenza a tensione CC a impulsi ad alta frequenza. Viene immesso in un trasformatore per la riduzione della tensione e anche la tensione in uscita dal trasformatore viene raddrizzata e filtrata per diventare un'uscita CC, fornendola al carico per il funzionamento. A differenza dei trasformatori di frequenza industriale, l'alimentatore switching dispone anche di un ulteriore circuito di rilevamento della tensione, che rileva il segnale di tensione in uscita e lo restituisce al circuito di controllo primario del trasformatore per la regolazione della tensione. Ciò migliora la stabilità della tensione di uscita dell'alimentatore switching e consente un ampio intervallo di tensioni di ingresso. Quindi il processo di funzionamento di un alimentatore a commutazione viene effettivamente ottenuto attraverso diversi processi di AC DC, DC AC e quindi AC DC.
Potrebbe esserci una domanda qui: un trasformatore non è in grado solo di fornire alimentazione CA, perché anche l'alimentazione CC da un alimentatore a commutazione può essere trasformata attraverso un trasformatore? I trasformatori possono passare solo attraverso l'alimentazione CA, richiedendo specificamente modifiche nel flusso magnetico. L'alimentazione CA a frequenza di rete è un'onda sinusoidale con un semiciclo positivo e negativo, che si tradurrà in cambiamenti nel flusso magnetico. Gli alimentatori a commutazione convertono la corrente continua in corrente continua pulsata attraverso un tubo interruttore. Il tubo interruttore cambia il flusso magnetico da interruzione a conduzione e quindi da conduzione a interruzione.
