Guida completa al funzionamento e alla scelta degli alimentatori switching

Che cos'è un alimentatore switching? Spiegazione semplice del funzionamento di base e dei punti chiave per l'applicazione

Per i progettisti e gli ingegneri di dispositivi elettrici ed elettronici, l'alimentatore switching è una componente indispensabile per ottenere alta efficienza, compattezza e riduzione dei costi. In questo articolo spieghiamo in modo completo il principio di funzionamento e la selezione in base all'applicazione degli alimentatori switching, insieme ai punti importanti come la gestione del rumore e le normative di sicurezza. È strutturato in modo da essere comprensibile anche per ingegneri principianti o di livello intermedio e per chi si approccia per la prima volta alla progettazione di alimentatori. Ti invitiamo a leggerlo fino alla fine.

Storia degli alimentatori switching

La storia degli alimentatori switching risale addirittura al 1800.

Si dice che il primo alimentatore switching al mondo sia stato sviluppato da IBM nel 1958. L'alimentatore switching progettato all'epoca da IBM si basava sulla tecnologia dei tubi a vuoto. In quello stesso periodo, anche GM presentò un brevetto simile come oscillatore a transistor, e si dice che questa innovazione tecnologica abbia ampliato enormemente le opzioni dei progettisti. Gli anni '60 furono un periodo di grande fioritura in settori come lo spazio, le comunicazioni, l'elettronica e i computer.

Funzionamento e principio di base di un alimentatore switching

＊Esempio di schema a blocchi base di un alimentatore switching

Un alimentatore switching è un convertitore di potenza che rettifica la corrente alternata (AC) in ingresso e la converte in corrente continua (DC), controllando la tensione tramite l'accensione e lo spegnimento ad alta velocità di un dispositivo di commutazione ad alta frequenza (MOSFET, ecc.). Rispetto agli alimentatori lineari, presenta le seguenti caratteristiche:

• Alta efficienza: grazie al funzionamento switching, fornisce solo la potenza necessaria, riducendo ripple e calore.
• Miniaturizzazione: la commutazione ad alta frequenza permette la riduzione delle dimensioni dei trasformatori e dei filtri, consentendo una configurazione compatta del circuito.
• Ampia gamma di tensioni in ingresso: molti modelli gestiscono in modo flessibile sia 100V che 200V a seconda del circuito di controllo.

Il principio di funzionamento segue il flusso: Ingresso AC → Rettifica → Commutazione ad alta frequenza (es. controllo PWM) → Trasformatore di isolamento (se necessario) → Rettifica e livellamento → Uscita. Il circuito di controllo include spesso funzioni di protezione da sovratensione e sovracorrente mantenendo stabile la tensione e corrente in uscita tramite il PWM (modulazione di larghezza di impulso).

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