INFORMAZIONI TECNICHE

L'alimentatore del PC -  Forward + PFC

Forward Converter + PFC

Nella configurazione Forward, l' innesto del regolatore PFC è molto semplificata. Come già accennato, Forward necessita di una sola tensione di alimentazione, per cui è necessario caricare un solo condensatore; inoltre i circuiti integrati del genere ML4800/CM6800 e simili sono realizzati per controllare tanto il PWM dello switch principale quanto il funzionamento del correttore del fattore di forma. Un solo componente complesso risolve ogni problema con una spesa contenuta e con una forte semplificazione circuitale.
Lo schema seguente esemplifica il principio di applicazione.

Tutti i gate dei MOSFET sono comandati direttamente dal IC ML4800/CM6800. Nel riquadro rosso è evidenziato il  PFC integrato. Q0, pure un MOSFET, spesso per ragioni di efficienza e praticità è realizzato con due elementi separati.  

Nello figura seguente è schematizzato l' intero alimentatore. Possiamo notare, confrontandolo con lo schema analogo fornito precedentemente, che la struttura generale è molto simile, ma che sono implementate alcune importanti variazioni.

Dopo l' ingresso della rete si trova l' immancabile filtro EMI, del tutto analogo a quello già precedentemente descritto. Seguono protezioni varie (fusibile, PTC, ecc), prima del ponte raddrizzatore. Fino a qui niente di nuovo.

Il ponte, ora, alimenta direttamente il circuito di PFC, che controlla la tensione continua di carica del condensatore; una sola tensione ed un solo condensatore è necessario per alimentare lo switch di potenza. 

Da osservare un bonus addizionale che l' IC di controllo rende disponibile : la corrente primaria passa attraverso una resistenza di basso valore ohmico (Rs) che genera una caduta di tensione proporzionale alla corrente. Questa tensione è letta dal controllore PWM/PFC e, se supera i limiti stabiliti, manda in blocco il sistema in modo molto più rapido e sicuro del fusibile (che, comunque, estrema ratio, è sempre presente) : si realizza così un efficace e semplice  protezione contro la sovra corrente ed il corto circuito sul lato della rete senza aggiungere altro che la Rs. 

Da notare che, a differenza dell' half bridge classico, il controller non sta sul secondario del T1, ma sta sul lato ad alta tensione, per cui il comando del PWM non necessita di trasformatore di isolamento. Tra l' altro, essendo i transistor di tipo MOS, la potenza che richiedono per il loro comando è molto più bassa di quella richiesta dai transistor bipolari, con una semplificazione del circuito ed una aumento dell' efficienza.
Dovrà, invece, essere isolato il segnale del feedback che giunge dal lato a bassa tensione; esso viene trasferito attraverso un isolatore ottico (opto insulator) e non più con ingombranti e costosi trasformatori.

Nei sistemi più evoluti, il feedback è gestito da un apposito circuito, a volte raccolto in un solo integrato specifico, che tiene sotto controllo le tensioni e le correnti in uscita, la temperatura e la potenza, in modo da realizzare non solo la stabilizzazione delle tensioni, ma anche una serie di protezioni (OVP, UVP, OVP, OTP, ecc) per le linee in uscita. 

All' uscita, il solito gioco di bobine e condensatori migliora la stabilità e riduce il ripple sulle tensioni prodotte, analogamente a quanto visto in precedenza. Siccome la frequenza di lavoro sale parecchio, rispetto all' half bridge, le dimensioni delle parti magnetiche e dei condensatori si riduce, permettendo un risparmio di spazio/costo oltre alla possibilità di impiegare elementi di valore maggior per ottenere migliore qualità delle correnti continue in uscita.

Vediamo un esempio di come questo si realizza praticamente.