Trasformatore per alimentatore switching

[stainless]

Dopo aver letto l'articolo di Paolino sull'alimentatore switching da 5v 3A ho letto il datasheet del regolatore dove è scritto che lo stesso accetta in ingresso una tensione continua non regolata, ma da dove prenderla? Gli alimentatori da PC sono così leggeri proprio perché al loro interno hanno dei piccoli trasformatori, ma che tipo di trasformatori sono? perché così piccoli?

grazie

[stefanob70]

Il termine alimentatore switching e' molto vasto.
Nella gamma degli alimentatori a commutazione,esistono i flyback,step down,step up..etc.
Nel caso di paolino,e' uno step down ovvero un riduttore di tensione.
Accetta in ingresso una tensione da 8 a 40Vcc per dare in uscita 5Vcc.

la tensione di ingresso la decidi tu.
Ad esempio se tu hai un apparato che funziona a 5Vcc,ma hai solo disponibile una 12Vcc(ad esempio batteria dell'automobile)con questo circuito potrai farlo funzionare,anche con una tensione piu' alta.
Per non regolata si intende che il circuito provvede a stabilizzarla.

Gli alimentatori dei PC utilizzano una tecnica simile ma piu' elaborata.
Alcuni trasformatori funzionano a determinate frequenze di commutazione,e utilizzano sia dei toroidi che piccoli trasformatori a nucleo.
I toroidi vengono avvolti con del filo di rame smaltato,per avere piu' secondari di uscita.
In questo modo avrai diverse tensioni disponibili coma la +5-+12-+3.3 etc.....

La dimensione del trasformatore e' data dalla frequenza di funzionamento.

[EnChamade]

Da come hai posto la domanda, forse partire un po' più indietro rispetto a quanto fatto da stefanob70.
Immagino tu abbia capito che lo step down, o meglio buck, si basa, concettualmente, sul prendere una tensione continua in ingresso Vin (per intanto pensiamola proprio continua, senza ripple), trasformarla in "un'onda quadra" da 0 a Vin di determinato periodo e duty cycle mediante una rete di interruttori (MOSFET...) e diodi ed applicarla ad una rete di elementi non dissipativi (induttori e capacità) che, sostanzialmente, la filtrano. Poi, si potrebbe fare un discorso generale che raggruppa tutti i tipi di convertitori ma, per ora mi soffermerei sullo specifico. Con questo processo, se si fanno le cose fatte bene, si dimostra che è possibile, sotto determinate condizioni, regolare la tensione d'uscita continua (entro certi limiti) rispetto la tensione d'ingresso mediante il duty cycle della nostra quadra generata dalla rete di interruttori e diodi (che per inciso, si chiama cella di commutazione).
Quando il convertitore funziona a regime ai capi dell'induttore vi deve essere una tensione a media nulla nel periodo: se così non fosse la corrente dell'induttore continuerebbe a salire/scendere ciclo dopo ciclo e il convertitore non funzionerebbe... Ma a questo punto abbiamo una tensione a media nulla nel periodo e sappiamo che questa può essere applicata ad un trasformatore o a un mutuo induttore. E' quindi possibile, ad esempio, rimpiazzare l'induttore con un mutuo induttore così da poter sfruttare l'isolamento offerto da questo tipo di circuito magnetico e la trasformazione delle tensioni per rapporto spire (ecco il nostro flyback...). In alternativa, è possibile, con qualche accorgimento, aggiungere un trasformatore ottenendo un convertitore chiamato forward. Questi sono detti convertitori isolati. Ora, come detto da stefanob70, aumentando la frequenza di lavoro, il trasformatore si rimpicciolisce. Questo perché, a parità di tensione massima applicata, il valore massimo dell'integrale di tensione che viene toccato all'interno del periodo diminuisce con l'aumentare della frequenza e quindi è possibile utilizzare nuclei più piccoli senza che saturino. Nei PC l'idea di fondo è questa: raddrizzo la tensione di rete, la trasformo in una quadra a frequenza elevata (decine kHz...) e la dò in pasto ad un convertitore isolato.
In realtà il discorso è molto più complicato di così, ma ho cercato di metter giù qualcosa di facile e comprensibile anche per un novizio su queste cose. Ad esempio se la tensione d'ingresso ha un ripple, anche vistoso o il carico ha picchi di assorbimento la tensione di uscita cambia continuamente e il convertitore si porta a punti di lavoro diversi durante il suo funzionamento. Occorre allora implementare un sistema di controllo che misuri la tensione di uscita e modifichi il duty cycle in modo da mantenerla costante al valore voluto ma questa è un'altra storia...
Se vuoi, se ne può parlare più specificamente.

[stainless]

Grazie per le risposte che mi hanno aperto un mondo in effetti sono un novizio e ho voglia di imparare cercherò delle dispense in rete per approfondire l'argomento, se avete suggerimenti li accetto volentieri…

[stefanob70]

ti interessano gli alimentatori switching oppure un po' tutta l'elettronica?

[stainless]

L'elettronica mi interessa in generale e la studio già da qualche anno ma in maniera autodidatta quindi magari qualche concetto sarà un po difficile per me...per gli switching ho approfittato dell'occasione per cominciare a conoscere un argomento per me tabù.... almeno finora

[stefanob70]

Qui ci sono tante persone competenti,e credo ti aiuteranno a chiarire i tuoi dubbi sull'argomento.