L'alimentatore ATX

INFORMAZIONI TECNICHE

L'alimentatore AT-ATX
Power switch

Lo switch primario

La tensione sui condensatori alimenta un blocco chiamato qui "power switch" composto solitamente da una coppia di transistor o mosfet che comanda un trasformatore (T1). Questo switch opera a frequenze elevate (da decine a centinaia di kiloherz) e trasforma la corrente continua nuovamente in alternata, in modo da passarla oltre attraverso il trasformatore.
Questa parte, assieme al controller PWM, costituisce il cuore dell' alimentatore.

Sono possibili diverse configurazioni, ma una delle più classiche è quella detta half-bridge, che utilizza due transistor. Nello schema si tratta di due NPN (Q3 e Q4), che possono essere sostituiti, con gli opportuni accorgimenti, con due MOSFET nei modelli più recenti.
I due transistor pilotano il trasformatore di uscita T1, il cui secondario è collegato ai diodi delle varie tensioni in uscita.

L' alimentazione è derivata dal raddrizzatore di rete visto prima e sfrutta la tensione HV e HV/2. Il segnale di pilotaggio dei transistor arriva dal controller PWM attraverso un piccolo trasformatore (T2), un avvolgimento del quale funge anche da sensore di corrente. La necessità di T2 è dovuta al fatto che solitamente il controller PWM si trova sul lato a bassa tensione e deve essere quindi isolato dalla parte del circuito in contatto con la tensione di rete, onde evitare pericoli per l' utilizzatore. Le dimensioni di T1 e T2 sono molto ridotte in quanto lavorano a frequenze elevate.
I due transistor dissipano una certa quantità di calore dovuta alle perdite della commutazione, per cui vanno fissati obbligatoriamente su un dissipatore di calore.

Nella foto, una realizzazione tipica.
Sull' aletta sono fissati i due transistor (2SC2625) e un terzo componente più piccolo, che è il driver del generatore della Vstby.

Da notare che i tre elementi sono isolati dall' aletta con fogli di speciale plastica termo conduttiva di colore grigio per assicurare che la tensione di rete non possa essere presente sull' aletta stessa, che, altrimenti, sarebbe alquanto problematica da isolare nel ristretto spazio disponibile all' interno dell' alimentatore.

Il radiatore in alluminio alettato ha una dimensione di circa 60x100mm, dovuta alla necessità di rientrare nelle dimensioni fisiche obbligate dallo standard per il contenitore; per aumentare la superficie, la parte superiore è alettata (spessore alette circa 12mm, in questo esempio). In aria libera, alla massima potenza, questa superficie sarebbe comunque insufficiente per dissipare il calore prodotto, ma bisogna ricordare che nell' alimentatore il raffreddamento avviene con il soffio dell' aria forzata dalla ventola, quindi con una efficienza molto maggiore della normale radiazione o convezione. Tra l' altro, si può osservare che, dove è posata la moneta usata come riferimento per le dimensioni, il radiatore è mancante di una parte : questo è dovuto alla necessità di lasciare spazio per altri componenti che si trovano sul circuito stampato.
Il radiatore è sostenuto sul circuito stampato da due piedini saldabili, visibili ai lati dei transistor.

Nella realizzazione standard, il radiatore dei transistor si trova a fianco dei condensatori di rete.

Nella foto, il particolare di un altra realizzazione : sull' aletta sono fissati solo i due transistor dello switch (evidenziati dalle frecce rosse), mentre il generatore Vstby è realizzato in modo differente dall' esempio precedente.

Anche qui, la parte superiore del radiatore è dotata di alette per aumentarne la superficie. L' aria in uscita fluisce dalle feritoie ricavate nella lamiera del contenitore.

Essendo isolati i transistor, sul radiatore non è presente tensione e quindi può essere a contatto con il metallo del contenitore senza pericolo.

Sulla destra si vede il trasformatore T1.

E' opportuno accennare ad un particolare che certamente sfugge a molte analisi, ovvero il fatto che l' alimentatore dispone di numerose uscite, ognuna delle quali alimenterà i carichi più diversi, a seconda della configurazione del computer, ma TUTTE dipendenti da UN SOLO switch ! E questo è il principale limite di questo genere di alimentatori : da una parte consente costi e volumi estremamente contenuti, mentre dall' altra riduce la qualità delle tensioni in uscita.
Se questo rende parecchio problematica la faccenda della stabilizzazione, si è reso necessario adottare particolari soluzioni costruttive per evitare che il prevalere di un carico su una tensione sbilanci pericolosamente le altre linee. Vedremo più avanti come viene risolto il problema