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Tutti senza saperlo usiamo continuamente questi alimentatori switching. Si trovano nei televisori , computer, caricabatterie dei cellulari, ecc…
Non sono gli unici tipi di alimentatori elettronici ma sono sicuramente i più comuni ed efficienti. Ma come sono fatti questi alimentatori e come mai sono così utilizzati?

Pro e contro degli alimentatori switching

PRO

• • piccolo ingombro e peso a parità di potenza
  • rendimento maggiore
  • minore calore prodotto
  • maggiore tolleranza della tensione e frequenza di entrata
  • basso costo

CONTRO

• • circuiti complessi
  • rumori sulla linea di alimentazione e di uscita
  • rumore magnetico 

Il rumore o ripple prodotto da questi alimentatori è molto complesso, ha una frequenza fondamentale che coincide con quella di commutazione dell’alimentatore e armoniche che arrivano fino ai MHz.

Schema principale degli alimentatori switching*

Esistono diversi tipi di alimentatori switching ma tutti presentano dei “blocchi” comuni che formano lo scheletro fondamentale dell’alimentatore.

Funzionamento

Ciò che permette una efficienza maggiore è l’impiego di un nucleo di ferrite più piccolo rispetto ai comuni trasformatori lineari che opera ad una frequenza più elevata di quella di rete.

La tensione di rete viene raddrizzata e livellata da un ponte di Graetz e da un condensatore elettrolitico successivamente la tensione continua passa attraverso un oscillatore che produce una onda quadra ad alta frequenza regolata in PWM in base al carico. In uscita dall’oscillatore la tensione alternata viene fatta passare nel trasformatore per essere poi rettificata e livellata. Per garantire la giusta tensione in uscita all’alimentatore esiste un anello di retroazione che agisce sull’oscillatore PWM. Nel circuito sono presenti dei filtri all’entrata e all’uscita dell’alimentatore, come ad esempio i filtri EMI, che evitano la propagazione dei rumori elettrici prodotti.

Alimentatore casalingo per il laboratorio di elettronica

Come detto in precedenza gli alimentatori switching sono largamente utilizzati negli elettrodomestici e nei computer perciò noi makers possiamo sfruttare questa situazione a nostro vantaggio.

Uno strumento fondamentale nei laboratori di elettronica è l’alimentatore, di solito si utilizzano degli alimentatori lineari perché forniscono una tensione “pulita” priva di rumori però hanno un costo elevato. Per permettere anche ai neofiti di allestire un laboratorio di elettronica a basso costo e senza troppe pretese vi presentiamo la costruzione di un alimentatore partendo da un ATX da computer fisso.

Alimentatore ATX computer fisso

I computer fissi hanno all’interno del case un alimentatore di tipo switching chiamato ATX, esso fornisce le principali tensioni ai vari componenti del computer ( hard disk, scheda madre, lettore dischi, ecc…) e possiede una discreta potenza ideale per gli esperimenti base di elettronica.

Le tensioni in uscita dal ATX sono riferite alla terra (GND) collegata alla carcassa dell’alimentatore e alla messa a terra della rete domestica e sono:

• • +12V giallo
  • +5V rosso
  • +3,3V arancione
  • 0V GND nero
  • -5V bianco
  • -12V blu

Se si collega un semplice alimentatore ATX alla rete domestica questo non si accenderà perché deve essere opportunamente abilitato perciò per abilitare un alimentatore di questo tipo non basta mettere l’interruttore su ON ma deve essere fatta una giusta modifica tra due fili del connettore di uscita. Esiste un unico filo verde che esce dall’alimentatore che se viene collegato al GND “accende” l’ATX. I fili verde e nero si possono collegare o in modo permanente( saldati, intrecciati, ecc…) o con un interruttore (soluzione preferibile).

Stato delle alimentazioni

Esistono altri due fili particolari che ci avvisano dello stato di funzionamento dell’alimentatore:

• • +5SB viola
  • PWR_OK grigio

Il filo viola restituisce una +5V quando l’alimentatore verrà inserito nella rete domestica e l’interruttore primario verrà acceso (anche senza collegare i fili verde e nero).
Tra +5SB e la GND si può collegare un led in serie ad una resistenza da 10Kohm che ci avvisa della presenza di tensione in entrata all’alimentatore.

Il filo grigio restituisce una +5V non appena si collegano i fili verde e nero. Tra PWR_OK e la GND si può collegare un led in serie ad una resistenza da 10Kohm che ci avvisa della presenza di tensione in uscita all’alimentatore.

Gli alimentatori ATX presentano una funzione molto comoda detta protezione che “spegne” l’alimentatore se percepisce un cortocircuito sulle uscite. Ciò evita danni ai circuiti alimentati.

Una volta apportate le giuste modifiche si può procedere con la creazione di un apposito pannello frontale da aggiungere alla carcassa dell’alimentatore. Sul pannello si inseriranno gli interruttori, spie e conferirà così un aspetto più accattivante all’alimentatore da banco di riciclo.

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