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In questa guida spieghiamo quali sono le caratteristiche dell’alimentatore da banco e vediamo quali risultano essere i prezzi dei vari prodotti.
L’alimentatore è un apparato elettronico atto a trasformare e raddrizzare la corrente elettrica così da fornire energia, adattandola all’uso di altri apparecchi. Gli alimentatori si differenziano in base alla potenza gestita e per le caratteristiche qualitative della corrente in uscita. A pari valore di tensione e potenza, questo strumento è tanto più complesso e costoso quanto più è stabile e precisa la tensione.
Tecnologia Lineare
Risulta essere un approccio tecnologico molto semplice e sicuramente economico. Viene usato dove la potenza richiesta ed il costo sono limitati. Un alimentatore lineare è composto, idealmente, dai seguenti elementi, tra loro collegati in cascata
-un trasformatore, che riduce, o raramente aumenta, la tensione proveniente dalla rete elettrica e le fa avvicinare al valore richiesto dal carico
-un raddrizzatore, che trasforma la corrente alternata da trasformatore in corrente continua. Può essere a ponte o a diodo singolo
-un filtro livellatore, che livella la corrente unidirezionale pulsante del raddrizzatore rendendola più costante e uniforme. Di solito è un semplice condensatore
-un regolatore, ovvero un circuito elettronico stabilizzatore che garantisce che la tensione generata mantenga nel tempo un valore costante e molto vicino a quello richiesto al variare di tensione della rete elettrica e carico applicato. Può essere rappresentato da un diodo zener così come da un circuito integrato dedicato.
Nel caso in cui non sia necessaria una tensione stabile e precisa, come nei piccoli alimentatori, non troviamo il regolatore. Gli alimentatori di tipo lineare hanno però un basso rendimento di energia che, le caso di grandi potenze gestite, porta ad un elevato sviluppo di calore che, se non smaltito, provocherebbe danni all’apparecchio. Inoltre, questi alimentatori sono limitato anche dal notevole incremento di peso e dimensioni al crescere della potenza di uno analogico.
Switching
Questa tecnica prevede circuiti più complessi, ma rispetto ad un alimentatore lineare ha diversi vantaggi: minore dimensione e peso a pari potenza e rendimento maggiore con conseguente produzione di calore minore. Gli amplificatori “ a commutazione” non sono però adatti per l’utilizzo di laboratorio perché sono caratterizzati da un elevato ripple e dalla generazione, ad alta frequenza, di componenti spurie che potrebbero interferire con il funzionamento delle apparecchi.
La differenza dal lineare sta nel fatto che in questo caso si ha un trasformatore più efficiente, il nucleo ferromagnetico richiesto è perciò più piccolo e decisamente più compatto all’aumentare, a pari potenza, della frequenza operativa. In questi alimentatori si utilizzano trasformatori molto particolari, che funzionano a frequenze di migliaia di Hertz invece che a 50 Hertz, come per la rete elettrica. Il nucleo ferromagnetico è in ferrite ( polveri metalliche incollate) e non composto da lamierini di ferro, che ad alte frequenze dissipano grandi quantità di energia.
La tensione di rete viene raddrizzata e livellata da un condensatore. La corrente continua così generata viene trasformata per mezzo di un circuito oscillatore in corrente alternata di elevata frequenza e applicata ai capi di avvolgimento primario del trasformatore. La tensione uscente, che si trova ai capi dell’avvolgimento secondario, viene anch’essa livellata e raddrizzata.
Per ottenere la stabilizzazione di solito si retroaziona l’errore del segnale uscente dal regime di funzionamento dell’oscillatore. Questo significa che il circuito calcola la tensione uscente e, nel caso in cui sia troppo alta, l’energia inviata dall’oscillatore al trasformatore viene ridotta e viceversa se la tensione diminuisce, l’energia inviata aumenta. Attraverso questo sistema, gli alimentatori con tecnologia switching riescono ad accettare una vasta gamma di frequenze e tensioni. Gli alimentatori per Notebook per esempio sono collegabili sia alla rete americana (115V/60Hz) che a quella europea (230V/50Hz). Per evitare che sovraccarichi e cortocircuiti sono presenti sistemi di protezioni che contribuiscono a rendere questo apparecchio ancora più complesso, all’interno del quale sono presenti anche dei filtri utili per evitare che il segnale ad alta frequenza si propaghi in direzione del carico o verso la rete elettrica.
Da Laboratorio
Esistono alimentatori da laboratorio, in cui la tensione di uscita può essere regolata a piacere in base alla necessità e la corrente massima fornita è sottoposta a limitazioni, non sempre regolabili, in modo tale da evitare cortocircuiti; sono utilizzati anche in speciali circuiti alimentati con corrente costante. Solitamente gli alimentatori garantiscono più tensioni di uscita; negli alimentatori per computer, per esempio, forniscono tensioni di -12, -5, 3.3, 5 e 12 volt.
Come già accennato, questi alimentatori possono essere lineari o a commutazione e vengono generalmente utilizzati in laboratori di ricerca e di riparazione ma anche da appassionati e radioamatori. La loro fondamentale caratteristica è la capacita di fornire una tensione regolabile ( da zero a decine di volt) attraverso una semplice manopola posta su un pannello. Esistono poi alcuni modelli provvisti di una seconda manopola, atta alla regolazione del valore limite della corrente da fornire; è molto utile, ad esempio, per caricare una batteria con corrente costante.
Attraverso amperometri e voltmetri, analogici (scala graduata) o digitali (display numerico), vengono misurati i valori di corrente e tensione emessi.
Questi apparecchi possono anche essere composti da più sezioni: diversi alimentatori separati galvanicamente, in modo cioè che tra loro non possa circolare corrente continua, vengono assemblati in un solo apparato e sono in grado di fornire corrente e tensioni differenti. Sono molto utili nel caso siano necessarie più tensioni di valore tra loro diverso, come in un circuito a progetto, formato da alcuni chip lineari, chip logici ed un relè: saranno necessari + 5 volt per l’alimentazione del chip logico, + 15 V e – 15 V per il circuito lineare e + 24 volt per il relè. Con un alimentatore simile si facilita l’operazione e si risparmia spazio.
Gli alimentatori da laboratorio di miglior qualità sono solitamente programmabili, ovvero collegabili ad un sistema di computer tramite un canale (bus) IEEE – 488 e sono pertanto in grado di lavorare in modo automatico.
Ridondanti
Gli alimentatori ridondanti, a differenza dei normali alimentatori, sono in grado di fornire una garanzia di funzionamento, che può essere più o meno elevata, anche in presenza di guasti o anomalie. In genere però viene garantito soltanto il servizio di alimentazione, pertanto non è del tutto preciso considerarlo in termini di affidabilità.
Può tuttavia essere considerata un’anomalia anche la mancanza, totale o parziale, di energia della rete. Un alimentatore ridondante rispetto a tale mancanza è quello che , come per esempio nei sistemi antifurto, incorpora una batteria caricata durante la presenza della rete stessa e che, in caso questa venga a mancare, è in grado di fornire energia sostitutiva .
Un altro tipo di apparato ridondante è quello costituito da due alimentatori identici che, controllandosi a vicenda, sono in grado di intervenire sostituendosi l’uno all’altro in caso di assenza della rete. Esistono poi alimentatori di tipo tradizionale che delegano controllo e commutazione a centraline esterne; è però poco funzionale perché queste potrebbero a loro volta danneggiarsi.
Si parla anche di alimentatori parallelabili che risultano essere funzionali solo nel caso in cui entrambi siano in grado du supportare, in modo sicuro, tutto il carico di tensione. In questo modo possono infatti dividersi la potenza, rendendo così la propria “vita” più duratura e allo stesso tempo, nel caso in cui uno dei due apparecchi si guastasse, l’altro sarebbe sufficiente a garantire il funzionamento del sistema. A meno che non ci siano limiti di sicurezza, nelle applicazioni pratiche è possibile trovare alimentatori con apparati multipli, come i sistemi avionici che nel campo tecnico militare arrivano anche a cinque. Il sistema ridondante dev’essere ovviamente in grado di segnalare al personale specializzato ogni tipo di anomalia: la segnalazione può essere luminosa ma può essere anche un semplice contatto relè o una trasmissione in digitale su una linea Ethernet o RS-232/RS-422/RS-485.
Ripple
Il ripple è uno dei diversi parametri qualitativi che caratterizzano l’alimentatore. Viene misurato con l’oscilloscopio accoppiando l’ingresso in corrente alternata (AC). È in sostanza la reminescenza della componente alternata delle rete, livellata da condensatori di filtro e rettificata da diodi. A questo piccolo residuo oscillatorio spurio si possono aggiungere altri disturbi, causati dal carico o dal funzionamento interno dell’alimentatore stesso, specie di quelli a commutazione.
Il ripple è un residuo costituito da una lieve oscillazione della tensione uscente con andamento del tutto simile alla sinusoide di ingresso: il ripple va a praticamente a sovrapporsi alla tensione continua di uscita. Nel caso di un utilizzo generico questo residuo risulta ininfluente sul rendimento ma nel caso in cui, per esempio, si debba fornire alimentazione ad un circuito operante a bassa tensione o elevato guadagno allora questo può risultare fonte di disturbo. È proprio per questo motivo infatti che i migliori alimentatori da laboratorio sono a tecnologia lineare in cui il ripple, garantito su tutto il range tensione/corrente, non è maggiore di qualche millivolt.
Prezzi Alimentatori da Banco
Nella tabella che segue è possibile trovare informazioni sui prezzi degli alimentari da banco in vendita online.
Cliccando sui vari prodotti è possibile visualizzare maggiori informazioni, come la descrizione delle caratteristiche e le opinioni e recensioni.
