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Alimentatori ?

Meglio un alimentatore tipo lineare o uno del tipo switching?

Premessa:
Ogni apparato elettronico funzionante alla tensione di rete 230Vac necessita di un apposito alimentatore per funzionare. In alcuni casi si può trattare di un semplice adattatore (AC Adapter) che converte la tensione alternata di rete in una tensione continua del giusto valore necessario all’apparecchiatura per funzionare, senza però eseguire alcuna operazione di stabilizzazione della tensione di uscita; in questo caso l’apparecchiatura alimentata deve essere in grado di accettare variazioni della tensione in più o in meno rispetto alla tensione nominale senza subire danni  o produrre malfunzionamenti.
La tensione di rete 230V può avere una tolleranza del 10% in più o in meno, quindi, nelle varie ore della giornata posso disporre di una tensione di rete compresa tra 207V e 253V.
Esempio: nel caso di un semplice adattatore di tensione (alimentatore non stabilizzato fig.1) la variazione della tensione di rete si ripercuote in proporzione nella tensione di uscita, se la tensione nominale è 12Vcc, anche questa tensione può subire una variazione del 10% in più o in meno quindi potrà avere un valore compreso tra 10.8V e 13.2V.
Inoltre la tensione di uscita di un semplice adattatore varia anche con il variare dell’assorbimento di corrente da parte dell’apparecchiatura alimentata (carico) ed in genere la tensione nominale di uscita è specificata per un valore ben preciso di corrente, se richiedo meno corrente di quella nominale la tensione di uscita sarà leggermente superiore.
Vedi grafico riportante il collaudo e verifica di un adattatore di tensione non stabilizzato.
Il grafico riporta l’andamento della tensione di uscita di un adattatore al variare della tensione di rete generata con un variac. Le diverse curve di colore grigio sono state ricavate mantenendo costante la corrente di uscita. La retta di colore blu indica come dovrebbe essere la caratteristica nel caso di alimentatore stabilizzato da 9Vcc. L’adattatore in prova non essendo stabilizzato non mantiene stabile la tensione in uscita al variare della tensione di alimentazione e dell’assorbimento di corrente da parte del carico; di conseguenza si evidenziano due punti, uno di colore rosso che indica la possibile condizione di massima tensione in uscita che potrebbe danneggiare l’apparecchiatura alimentata e l’altro di colore giallo di minima tensione possibile che potrebbe generare dei malfunzionamenti.
Per evitare questi inconvenienti bisogna ricorrere ad un alimentatore tipo stabilizzato (regulated power supply) che può lavorare in modalità lineare o in modalità switching.
L’alimentatore stabilizzato provvede a mantenere stabile la tensione nominale di uscita sia al variare della tensione di rete sia al variare dell’assorbimento di corrente da parte del carico. Il meccanismo di stabilizzazione di tensione o regolazione avviene partendo a monte del circuito regolatore con una tensione di diversi volt superiore che il circuito stesso provvede a stabilizzare alla tensione nominale.
Nel caso di alimentatore tipo lineare o dissipativo l’eccesso di potenza viene eliminata dall’elemento regolatore sotto forma di calore. Questo tipo di alimentatore presenta il grosso vantaggio di essere semplice da realizzare (ideale per il fai da te), di solito basta un solo circuito integrato a tre terminali e risulta essere la soluzione migliore per piccoli progetti dove la corrente richiesta non supera i 3 Ampere. Realizzare un alimentatore lineare per grandi potenze implica ingombri e peso elevati (grandi trasformatori e grandi condensatori di filtro) e basso rendimento, pur restando semplice da realizzare diventa antieconomico.
L’alimentatore tipo switching o a commutazione  prevede un numero di componenti ed una complessità circuitale superiore rispetto all’alimentatore lineare, questo è dovuto al fatto che il circuito prevede diversi blocchi funzionali; un alimentatore che funziona direttamente a 230V che genera la tensione per il circuito oscillatore, il quale, genera una tensione ad onda quadra con frequenza di diversi KHz. Poi c’è il circuito di regolazione vero e proprio realizzato con diversi componenti che provvede a generare e mantenere stabile la tensione di uscita. Grazie alla frequenza di lavoro molto alta l’alimentatore switching presenta un rendimento molto elevato che comporta una bassa dissipazione di calore e permette di avere grandi potenze in uscita pur restando di dimensioni contenute. La maggior parte delle apparecchiature in commercio funzionano con questo tipo di alimentatori.


Sotto è visibile l'alimentatore tipo lineare di facile realizzazione pubblicato in questo sito.
Si notano: la semplicità del circuito, il trasformatore abbastanza ingombrante, ed i dissipatori di calore montati sui circuiti integrati stabilizzatori.
Questo alimentatore può fornire una potenza di circa 10Watt.

Sotto è visibile l'interno di un alimentatore tipo switching.
Si notano:
la complessità del circuito, l'assenza di grandi trasformatori e l'ingombro ridotto pur trattandosi di un alimentatore da alcune centinaia di Watt di potenza.