INFORMAZIONI TECNICHE

PFC Pre regolatori

Nell' immagine sotto, una implementazione tipica del sistema dei moduli separati.

Di nuovo, si tratta di una patch applicata su un progetto già esistente. Il modulo PFC si trova, capovolto, collegato meccanicamente al radiatore di calore dei transistor dello switch principale. Da osservare le dimensioni ampie dei dissipatori, anche quello dei diodi, data la relativa potenza dell' alimentatore.  Il circuito contornato in rosso è il regolatore termico della ventola : la freccia identifica il sensore di temperatura fissato sul radiatore dei diodi : la sua funzione è variare la velocità della ventola in funzione del calore dei componenti, in modo da mantenere un buon rapporto tra rumore ed efficienza del raffreddamento.

Nota per chiarire un dubbio : si è avanzata l' idea che l' applicazione pfc attivo abbia un rendimento maggiore di quello passivo in quanto non viene aggiunta una resistenza in serie dovuta all' induttanza, la quale dissipa potenza per effetto Joule. 
In effetti così è, ma va precisato che :

• in primo luogo, la quantità di questa potenza persa nell' induttanza serie del metodo passivo è molto bassa, dato che la resistenza della bobina è tenuta più bassa possibile (1 o 2 ohm). 
• Per contro, il pre regolatore attivo dissipa pure lui una certa potenza nei cicli di commutazione del mosfet di switch e dei diodi; e questo è evidente dalla necessità di una aletta di raffreddamento . 

SI nota facilmente che i moduli nelle foto hanno discreti dissipatori (il primo era a sua volta collegato meccanicamente ad uno dei dissipatori interni all' alimentatore, per la necessità di aumentare la superficie radiante a disposizione del transistor), il che la dice lunga sull' energia persa. Che comunque anche qui è del valore di pochi watt e quindi ragionevolmente trascurabile nel complesso del prodotto. Però energia persa c'è comunque e moltiplicata per i milioni di apparati esistenti...

L' approccio "non specializzato" dei moduli addizionali risolve una parte del problema e, anche se fornisce un valore medio di cos phi maggiore che non l' approccio passivo, non è ancora l' optimum, dato che non influisce se non marginalmente sul complesso circuito a commutazione (switching mode) che costituisce il cuore dell' alimentatore.  Uno switching converte la corrente continua ricevuta in corrente alternata ad alta frequenza, la trasferiscono al secondario a bassa tensione, dove viene di nuovo raddrizzata per ottenere le numerose tensioni necessarie al funzionamento del PC. Per maggiori approfondimenti sulla struttura degli alimentatori PC, click qui.

Se il raddrizzamento della tensione di rete costituisce la prima parte del problema, lo switch costituisce la seconda.

Il circuito a commutazione ha grossi vantaggi dal punto di vista del rendimento e delle dimensioni, ma presenta svariati problemi per quello che riguarda le forme d' onda interessate.
Qui sotto sono riprodotte le forme della corrente di ingresso di due alimentatori per PC. 
La prima immagine è relativa ad alimentatore senza alcun controllo PFC : si notano i picchi molto ampi che si sovrappongono alla sinusoide.
Nella seconda immagine è presentata la corrente di ingresso di un sistema dotato di pre regolatore PFC : l' ampiezza dei picchi di corrente è molto ridotta, ma anche in questo caso un siamo ancora lontani dalla sinusoide ideale !

Questo avviene a causa dei principi su cui si basano i circuiti delle varie soluzioni a commutazione, che assorbono correnti impulsive o comunque non sinusoidali.

Ora, una forma d' onda non sinusoidale può essere immaginata come la somma della sinusoide alla frequenza fondamentale a cui si sommano armoniche di frequenza superiore. Questo fatto ha come prima conseguenza più evidente la generazione di disturbi elettromagnetici che possono arrivare anche nell campo delle trasmissioni radio.

Inoltre va considerato che, in presenza di forti deformazioni della sinusoide, il "Fattore di Potenza" che si misura sulla rete può benissimo NON corrispondere completamente ad un reale sfasamento tra tensione e corrente, ma, anche in larga parte, essere dovuto alla FORMA dell' onda, il cui contenuto armonico costituisce la parte "non attiva" della potenza.

In effetti un successivo sviluppo della tecnologia consiste in circuiti più complessi che agiscono contemporaneamente sul pre regolatore e sul regolatore principale. In questo caso l' azione di controllo avviene sia sul sistema di conversione della corrente da alternata a continua, sia sullo switch principale, per un ulteriore miglioramento del fattore di alimentazione. Questo approccio,  che necessita di una più profonda revisione del progetto dell' alimentatore, ha richiesto un tempo maggiore per essere implementata, data la necessità non solo di uno sforzo progettuale, ma anche del costo e della disponibilità dei nuovi componenti integrati progettati specificamente per questa applicazione.