Vantaggi e svantaggi dell'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte
L'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte è simile all'alimentatore switching con trasformatore push-pull. A causa del funzionamento alternato di due tubi di commutazione, equivale a due alimentatori a commutazione che emettono potenza contemporaneamente e la sua potenza di uscita è circa il doppio della potenza di uscita di un singolo alimentatore a commutazione. Pertanto, l'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte ha una grande potenza di uscita e un'elevata efficienza di lavoro. Dopo il raddrizzamento a ponte o il raddrizzamento a onda intera, il coefficiente di ondulazione della tensione Sv e il coefficiente di ondulazione della corrente Si della tensione di uscita sono entrambi molto piccoli. Con solo una piccola induttanza di filtraggio e un condensatore, l'ondulazione della tensione di uscita e l'ondulazione della corrente possono essere molto piccole.
Il più grande vantaggio di un alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte è che il requisito di tensione di tenuta per due dispositivi di commutazione può essere ridotto della metà rispetto a un alimentatore switching con trasformatore push-pull. Poiché la tensione di lavoro dei due dispositivi di commutazione dell'alimentatore switching del trasformatore a mezzo ponte è solo la metà dell'alimentatore di ingresso Ui e la sua tensione di tenuta massima è pari alla somma della tensione di lavoro e della forza elettromotrice posteriore, che è circa il doppio della tensione di alimentazione. Questo risultato è esattamente la metà della tensione di tenuta dei due dispositivi di commutazione dell'alimentatore switching con trasformatore push-pull. Pertanto, l'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte viene utilizzato principalmente in situazioni con elevata tensione di ingresso. Generalmente, gli alimentatori switching ad alta potenza con una tensione di rete di 220 V CA sono alimentati principalmente da alimentatori switching con trasformatore a mezzo ponte.
La bobina primaria del trasformatore di un alimentatore switching a mezzo ponte richiede solo un avvolgimento, e questo è anche un vantaggio. Ciò apporta una certa comodità all'avvolgimento della bobina di un trasformatore di alimentazione switching a bassa potenza. Tuttavia, non vi è alcun vantaggio nell'avvolgimento delle bobine dei trasformatori di potenza di commutazione ad alta potenza, poiché le bobine dei trasformatori di potenza di commutazione ad alta potenza richiedono l'avvolgimento di più trefoli di filo.
Lo svantaggio principale di un alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte è il basso tasso di utilizzo della potenza. Pertanto, l'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte non è adatto per applicazioni con bassa tensione di lavoro. Inoltre, il collegamento tra i due dispositivi di commutazione nell'alimentatore switching del trasformatore a mezzo ponte non ha una terra comune, che è più problematica da collegare al segnale di pilotaggio.
Il più grande svantaggio di un alimentatore switching a mezzo ponte è che quando due interruttori di controllo K1 e K2 sono in modalità di commutazione alternata, entrambi i dispositivi di commutazione subiranno contemporaneamente un breve periodo di regione semiconduttiva, ovvero entrambi gli interruttori di controllo sono nello stato acceso allo stesso tempo. Questo perché quando il dispositivo di commutazione inizia a condurre equivale a caricare il condensatore e richiede un processo di transizione dallo stato di interruzione allo stato di piena conduzione; Quando il dispositivo di commutazione passa dallo stato acceso allo stato spento, equivale a scaricare il condensatore e richiede anche un processo di transizione dallo stato acceso allo stato completamente spento.
Quando due dispositivi di commutazione sono rispettivamente nel processo di transizione di conduzione e interruzione, cioè quando entrambi i dispositivi di commutazione sono in uno stato di semiconduzione e in uno stato di semiconduzione, equivale ad accendere due interruttori di controllo contemporaneamente, il che causerà un cortocircuito circuito alla tensione di alimentazione; A questo punto nel circuito in serie dei due interruttori di comando apparirà una grande quantità di corrente e questa corrente non passerà attraverso il carico del trasformatore. Pertanto, durante il periodo di transizione di entrambi gli interruttori di controllo K1 e K2, i due dispositivi di commutazione genereranno notevoli perdite di potenza. Per ridurre le perdite causate dal processo di transizione degli interruttori di controllo, è generalmente intenzionale scaglionare i tempi di accensione e spegnimento di due interruttori di controllo per un breve periodo di tempo in un circuito di alimentazione a commutazione a mezzo ponte.
Il vantaggio di un alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a condensatore singolo è che consente di risparmiare un condensatore rispetto a un alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a doppio condensatore. Inoltre, quando l'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a condensatore singolo ha iniziato a funzionare, la tensione di uscita era quasi il doppio di quella dell'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a doppio condensatore. Questa funzione è particolarmente adatta per l'uso come alimentatore per lampade fluorescenti, come lampade a risparmio energetico o lampade fluorescenti, nonché per la retroilluminazione di schermi LCD.
Le lampade fluorescenti generalmente richiedono una tensione elevata quando iniziano ad accendersi, che varia da poche centinaia a qualche migliaio di volt. Tuttavia, dopo l'accensione, la tensione di lavoro deve essere solo compresa tra poche decine e oltre cento volt. Pertanto, quasi tutte le lampade a risparmio energetico utilizzano un alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a singolo condensatore.
L'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a condensatore singolo presenta anche uno svantaggio, ovvero che il requisito di resistenza alla tensione del dispositivo di commutazione è superiore a quello dell'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a doppio condensatore.
