INFORMAZIONI TECNICHE

L'alimentatore AT-ATX
I diodi


I diodi

Dopo il trasformatore, la corrente ad alta frequenza viene rettificata da alcuni diodi.
Lo schema tipico prevede che il trasformatore disponga di secondari a presa centrale, la quale è collegata alla massa comune; in questo modo è possibile un raddrizzamento a due semionde utilizzando una sola coppia di diodi invece dei quattro del ponte di Graetz, oltre al fatto che ogni semionda ha in serie la caduta di tensione di un solo diodo e non di due, migliorando il rendimento. Il costo e la complessità realizzativa di un trasformatore a doppio avvolgimenti è compensato dalle migliori prestazioni.

A destra, un ponte di diodi con presa centrale : in ogni semionda , la corrente (linee verde e blu) scorre in una metà del secondario ed in un solo diodo; entrambe le semionde sono raddrizzate avendo in serie la metà dell' avvolgimento e un diodo.
A sinistra, il classico ponte di Graetz a quattro diodi : in un solo secondario, per ogni semionda, la corrente (linee verde e blu) scorre in senso opposto. Entrambe le semionde sono raddrizzate avendo in serie la stessa resistenza dell' avvolgimento, ma devono attraversare due diodi, ognuno dei quali introduce una caduta di tensione, per quanto piccola, e, di conseguenza, si perde una potenza doppia rispetto al circuito precedente.

Siccome la potenza è funzione diretta della corrente, essa sarà tanto maggiore quanto più alta sarà la corrente; in questi diodi possono scorrere correnti di 30 ampere ed oltre, su tensioni di basso valore, per cui anche una caduta di pochi decimi di volt è da evitare per quanto possibile. 


Questo è lo schema tipico più utilizzato.

I diodi del ramo +5V e +12V sono costituiti da un unico componente che integra i due diodi, mentre quelli del ramo delle tensioni negative sono componenti singoli, di piccole dimensioni.

Questo è dovuto alla necessità di raffreddare energicamente i diodi sottoposti alle fortissime correnti che li attraversano e sollecitati dalla elevata frequenza di commutazione.

Dei gruppi R-C hanno funzione di spegnimento di eventuali transitori di sovratensione dipendenti dalle forti correnti di commutazione.

Si impiegano diodi Schottky o Fast Recovery particolarmente studiati per questo genere di applicazioni, in modo da avere la minima resistenza diretta di conduzione (anche inferiore a 0,5V) e i tempi di commutazione il più possibile ridotti, dell' ordine dei nanosecondi, in quanto viene persa energia in calore sia per effetto della resistenza interna del diodo, sia durante le transizioni dalla conduzione al blocco.  Nonostante questo, i diodi richiedono una superficie radiante solitamente più ampia di quella dei transistor dello switch principale. 

Particolare ingrandito dell' aletta di raffreddamento dei diodi.

Il componente più grosso è la coppia di diodi del +5V; si intravedono i pin di un componente simile, montato sul lato opposto del radiatore, e utilizzato per il +3.3V.

Il componente più piccolo è il doppio diodo del +12V.

Anche in questo caso il dissipatore ha una coppia di pin a saldare per il fissaggio sul circuito stampato.

In rosso sono riportate le dimensioni in millimetri.

Anche qui si notano bene gli isolamenti in plastica termo conduttrice per separare elettricamente la superficie metallica di scambio calore dei diodi dall' alluminio dell' aletta.
Dove sono utilizzati diodi, si ricorre praticamente sempre a questo tipo di componenti costituito da una coppia di diodi integrati in un unico contenitore e collegati a catodo comune, in modo da avere solamente tre pin. Il contenitore, simile a quello di un transistor, ne consente il facile fissaggio sulla superficie radiante con una sola vite.

Sul radiatore non sono presenti i diodi delle tensioni negative, perchè questi componenti raddrizzano correnti molto piccole e, non necessitando di raffreddamento, sono direttamente cablati sul circuito stampato.

Osserviamo che anche il radiatore di questo esempio ha una forma irregolare causa la necessità di lasciare spazio ai componenti saldati sul circuito stampato. La parte superiore è sagomata ad alette per aumentare la superficie (lo spessore delle alette, in questo esempio, è circa 20mm). Le dimensioni fisse della scatola dell' alimentatore creano non pochi problemi al progettista quando si tratta di dimensionare le superfici di raffreddamento dei semiconduttori ed è tutto un fiorire di forme diverse, tese ad presentare la massima superficie possibile al flusso dell' aria, pur rimanendo nei limiti meccanici imposti.

Da questa e da altre foto si nota che il radiatore dei diodi è di superficie più ampia di quello dei transistor in quanto la potenza persa in calore è solitamente maggiore nel raddrizzamento che non nella commutazione dello switch.

 

 


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Aggiornato il 08/01/08 .