INFORMAZIONI TECNICHE

L'alimentatore AT-ATX Il PWM

Vale ora la pena di fare qualche altra considerazione.

Parrebbe ragionevole immaginare l' alimentatore PWM come nello schema qui sotto.

Un trasformatore separa l' utente dalla rete e abbassa la tensione, poi lo switching PWM effettua la regolazione e la stabilizzazione.

In pratica è così solo nelle applicazioni di non grande potenza. Nelle altre lo schema diventa il seguente :

Lo switch viene posto PRIMA del trasformatore , sul lato della corrente di rete ! Perchè questo, che a prima vista pare strano, dopo tutto quello che abbiamo detto attorno alle basse tensioni dell' elettronica ?

Innazitutto va precisato che il valore della tensione Vp che alimenta lo switch PWM non ha particolare importanza in relazione al rendimento del sistema.  Se per il sistema lineare, per ottenere un rendimento alto, occorreva che la differenza tra la tensione di ingresso e uscita fosse la minima possibile, nello switch mode questo non è più indispensabile; teoricamente si può partire da qualsiasi rapporto tra Vp e Vout ed esistono perfino soluzioni switching che permettono di avere una Vout maggiore della Vin.

In secondo luogo, se ricordiamo la formula della potenza, P = V * I , vediamo che se, a parità di potenza, aumentiamo la tensione, la corrente richiesta è minore. 

Generalmente, il problema maggiore sta nella gestione delle correnti piuttosto che in quella delle tensioni.
Facciamo un esempio : supponiamo di avere la necessità di realizzare un alimentatore che eroghi 300W a 12V partendo dalla rete a 230V.
Se devo trattare 300W sul lato della tensione di rete, ovvero a 230V, ho a che fare con una corrente piuttosto bassa, data da :

 I = P / V = 300 / 230 = 1,3 A

Il che richiede, ad esempio, conduttori di piccola sezione, contatti di superficie limitata, ecc.
Se agissi sul secondario a 12V avrei a che fare con :

I = P / V = 300 / 12 = 25 A

il che richiede cavi di parecchi millimetri quadrati di sezione, contatti e connettori massicci; inoltre questa situazione, per i componenti elettronici, è ben diversa dalla precedente. 

Infatti va precisato che l' equivalenza semiconduttori = bassa tensione è valida essenzialmente per i circuiti integrati che funzionano a 5V, 3.3V, 1,5V o meno e si distruggono a tensioni appena maggiori.
Invece, realizzare transistor e diodi singoli in grado di sopportare 1000 volt non è problematico. Quindi non c'è limite reale ad operare l' apri-e-chiudi sul lato della rete, con tensioni raddrizzate attorno ai 325V o più. Mentre, per contro, è l' intensità della corrente a creare problemi sia ai semiconduttori sia al dimensionamento delle varie altre componenti del circuito.
(Per curiosità esistono semiconduttori in grado di trattare potenze di kilowatt con correnti centinaia di ampere e tensioni di migliaia di volt, come ad esempio per regolare la velocità delle motrici ferroviarie; non c'è nulla di strano. Semplicemente si tratta di applicazioni nel campo industriale con cui si viene ben raramente a contatto e che, comunque, hanno costi assai diversi da quelli tipici del mercato consumer).
Quindi, per concludere, risulta più pratico effettuare la commutazione sul lato della tensione di rete.

Vedremo poi che esistono altre considerazioni per operare scelte che a prima vista parrebbero molto strane, ma è in base a queste che comincia a prendere forma lo schema classico dell' alimentatore PC.