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Componenti passivi: trasformatori di alimentazione

Indice Argomento Corrente

1) Trasformatori di alimentazione

2) Trasformatori di alimentazione toroidali

3) Problemi tipici nell'utilizzo dei Trasformatori di alimentazione

1 - Trasformatori di alimentazione

I trasformatori di alimentazione sono componenti praticamente insostituibili per ricavare tutte le tensioni di polarizzazione che necessitano ai circuiti elettronici.
In alcune applicazione, dove possibile, sono sempre più sostituiti da convertitori switching per ragioni di ingombro, peso e costo.
Si dividono in tradizionali (con lamierini incastrati per ricavare il nucleo) e toroidali (con nucleo toroidale).
Normalmente i trasformatori di alimentazione sono contraddistinti da una potenza espressa in VA (volt-ampere), una frequenza di funzionamento (50-60Hz negli apparati collegati alla rete elettrica 400Hz per alcuni dispositivi militari), una tensione (o più) di primario e una tensione (o più) di secondario, con l'ulteriore possibilità di avere più secondari isolati fra loro.

Trasformatore di alimentazione di piccola potenza

Trasformatore di alimentazione a lamierini. I lamierini sono compressi per evitare ronzii dovuti alla vibrazione degli stessi per azione del campo magnetico da un cestello esterno e quatto bulloni con relativo dado posto dalla parte opposta.
I bulloni sono isolati per evitare correnti parassite negli stessi.
In genere i prodotto di fascia alta vengono anche impregnati sottovuoto con della resina.
Per effetto della dilatazione termica ciclica del metallo (accensione e spegnimento), se non impregnati, questi trasformatori tendono sempre a ronzare.
I trasformatori di alimentazione hanno in genere uno spessore dei lamierini più grande di quelli di accoppiamento.

I trasformatori di alimentazione si trovano anche nella versione da circuito stampato (vedi sotto), adatti per essere direttamente saldati su quest'ultimo.
In genere si tratta di trasformatori di piccola potenza completamente inglobati in resina.

2 - Trasformatori di alimentazione toroidali

I trasformatori di questo tipo offrono molti vantaggi rispetto ai tradizionali (a lamierini EI incastrati: E ed I si riferiscono alla forma dei lamierini) e nel dettaglio:

- Minor ingombro e peso a parità di caratteristiche elettriche. Questo in virtù del rendimento più alto del 70-80% a vuoto e del 25-40% sotto carico. Questo si traduce in minor calore disperso e minor consumo energetico.

- Rumore ridotto. Le vibrazioni dei lamierini che affliggono i normali trasformatori in quelli toroidali sono inesistenti.

- Minor campo magnetico disperso. Il campo magnetico disperso provoca dei ronzii e costringe il progettista a tenere i trasformatori il più lontano possibile dagli stadi di ingresso che sono i più sensibili al rumore.

L'unico svantaggio legato alla maggior complessità di realizzazione è il costo più alto.

Trasformatore Toroidale

3 - Problemi tipici nell'utilizzo dei Trasformatori di alimentazione

Flussi magnetici dispersi e compatibilità che generano accoppiamenti magnetici con i circuiti situati in prossimità.
Lamierini che dopo un certo tempo per via delle dilatazioni termiche acquisiscono un gioco fra di loro che determina per opera del flusso magnetico che li attraversa la vibrazione degli stessi con conseguente ronzio acustico.
Accoppiamento capacitivo fra primario e secondario che trasmette disturbi dalla rete di alimentazione al circuito alimentato.
In fase di progetto la tensione di uscita viene dimensionata per la massima potenza tenendo conto delle perdite nel circuito magnetico e nel rame, questo determina che a vuoto la tensione in uscita sia sensibilmente più alta che sotto carico.