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 transistor di commutazione, è equivalente a due alimentatori a commutazione che emettono contemporaneamente potenza, che è circa il doppio della potenza di uscita di un singolo alimentatore a commutazione. Pertanto, l'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte ha un'elevata 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 molto piccoli e sono necessari solo un piccolo induttore e condensatore di filtro. L'ondulazione della tensione di uscita e l'ondulazione della corrente possono essere ottenute molto piccole.
Il vantaggio più grande di un alimentatore switching con trasformatore a semiponte è che il fabbisogno di tensione per due apparecchi di commutazione può essere ridotto della metà rispetto al fabbisogno di tensione per due apparecchi di commutazione in un alimentatore switching con trasformatore push-pull. Poiché la tensione di lavoro dei due dispositivi di commutazione nell'alimentatore switching del trasformatore a mezzo ponte è solo la metà dell'alimentatore di ingresso Ui, la sua tensione di tenuta massima è pari alla somma della tensione di lavoro e della forza elettromotrice posteriore, che è circa il doppio la tensione di alimentazione. Questo risultato corrisponde esattamente alla metà della tensione di tenuta dei due dispositivi di commutazione nell'alimentatore switching con trasformatore push-pull. Pertanto, gli alimentatori switching con trasformatore a mezzo ponte vengono utilizzati principalmente in situazioni in cui la tensione di ingresso è relativamente elevata. La maggior parte degli alimentatori switching ad alta potenza alimentati da CA 220 V nella rete elettrica generale utilizzano alimentatori switching con trasformatore a mezzo ponte.
Nell'alimentatore switching a mezzo ponte la bobina primaria del trasformatore necessita di un solo avvolgimento, il che rappresenta anche un vantaggio. Ciò apporta una certa comodità all'avvolgimento della bobina nei trasformatori di alimentazione switching a bassa potenza. Ma non vi è alcun vantaggio nell'avvolgimento delle bobine dei trasformatori di potenza di commutazione ad alta potenza, perché le bobine dei trasformatori di potenza di commutazione ad alta potenza devono essere avvolte con più fili di filo.
Lo svantaggio principale dell'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte è che il tasso di utilizzo dell'energia è relativamente basso. Pertanto, l'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte non è adatto per applicazioni con bassa tensione operativa. Inoltre, i due dispositivi di commutazione nell'alimentatore switching del trasformatore a mezzo ponte non sono collegati a una terra comune, il che rende difficile la connessione con il segnale di pilotaggio.
Lo svantaggio più grande di un alimentatore switching a mezzo ponte è che quando i due interruttori di controllo K1 e K2 funzionano in modalità di commutazione alternata, entrambi i dispositivi di commutazione avranno contemporaneamente un breve periodo di regione semiconduttiva, cioè entrambi gli interruttori di controllo si troveranno nella sullo stato 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 spento allo stato di piena conduzione; Quando il dispositivo di commutazione passa dallo stato di conduzione allo stato di interruzione, equivale a scaricare il condensatore e richiede anche un processo di transizione dallo stato di conduzione allo stato completamente di interruzione.
Quando due dispositivi di commutazione sono rispettivamente nel processo di transizione di conduzione e interruzione, ovvero quando entrambi i dispositivi di commutazione sono in uno stato semiconduttivo, equivale ad accendere due interruttori di controllo contemporaneamente, il che causerà un cortocircuito alla tensione di alimentazione; A questo punto, nel circuito in serie dei due interruttori di controllo apparirà una grande corrente e questa corrente non passerà attraverso il carico del trasformatore. Pertanto, durante il periodo di transizione in cui entrambi gli interruttori di controllo K1 e K2 si trovano nello stesso stato, 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 spostare i tempi di accensione e spegnimento di due interruttori di controllo di un piccolo periodo di tempo in un circuito di alimentazione a commutazione a mezzo ponte.
L'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a condensatore singolo consente di risparmiare un condensatore rispetto all'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a doppio condensatore, il che rappresenta il suo vantaggio. Inoltre, quando l'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a condensatore singolo inizia a funzionare, la tensione di uscita è quasi il doppio di quella dell'alimentatore switching con trasformatore a mezzo ponte a doppio condensatore. Questa funzione è particolarmente adatta come alimentatore per lampade fluorescenti, come lampade a risparmio energetico o lampade fluorescenti, nonché lampade di retroilluminazione per schermi LCD.
Le lampade fluorescenti generalmente richiedono un'alta tensione all'inizio dell'illuminazione, che va da diverse centinaia di volt a diverse migliaia di volt, mentre la tensione operativa dopo l'illuminazione richiede solo da decine di volt a oltre un centinaio di volt. Pertanto, quasi tutte le lampade a risparmio energetico utilizzano alimentatori switching con trasformatore a mezzo ponte a condensatore singolo.
