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Alimentazione PC
Aggiungere il PFC


L' aggiunta del PFC

La prima cosa che ha creato un certo movimento nel mercato degli alimentatori è stata la necessità di adeguarsi alla regolamentazione PFC imposta essenzialmente dalla EU (in quanto gli USA non paiono per niente interessati alla situazione energetica e ambientale globale, protocollo di Kyoto compreso). Ma l' Europa è un grosso mercato e se ad esso si è accodata la Cina, almeno a livello governativo, la cosa si è fatta pressante per i costruttori taiwanesi e cinesi.

Sia nel caso del PFC passivo sia di quello attivo, inizialmente c' è stato solo un classico "trapianto" in modo da mantenere quanto più possibile identico a se stesso il resto del circuito. Il vecchio half-bridge a transistor, a volte convertito a MOSFET in un impeto di innovazione, non doveva essere toccato.

Se questo è semplice con la sola aggiunta della bobina del sistema passivo, che è messa semplicemente in serie (ma anche gli altri metodi passivi ricorrendo solo a componenti come resistenze, bobine, condensatori) non spostano di uno iota quello che si trova sul circuito stampato. principale.

Più difficile diventa l' approccio attivo, ma anche qui, inizialmente, si è trovata una soluzione.
Dato che la gran parte dei problemi dipende dal fatto che l' ingresso dell' alimentatore è costituito da un ponte di diodi che carica dei condensatori, nulla di meglio che sostituire questo ponte con uno pseudo-ponte "attivo", che modifica le sue caratteristiche cercando di mantenere allineate tensione e corrente e sopprimendo per quanto possibile le armoniche.

La soluzione circuitale schematizzata a lato prende il nome di boost. 

Si basa su una induttanza che conserva energia fino a che viene scaricata prima di iniziare un nuovo ciclo.

L' interruttore indicato nello schema non è un componente fisico, ma è realizzato con un  MOSFET.

Il comando dell' MOSFET-interruttore è demandato ad un drive, realizzato attorno ad un circuito integrato appositamente progettato. Questo specifico genere di applicazione carica i condensatori cercando di mantenere la forma della corrente priva di picchi e in fase con la tensione. La correzione del carico capacitivo viene effettuata, quindi, per via elettronica, agendo sulla commutazione dell' energia primaria con una metodologia del genere switching. 
Si deve notare che la o le bobine dello schema qui sopra non hanno la stessa funzione attribuita a quelle del sistema passivo, ovvero non compensano direttamente con la loro reattanza induttiva quella capacitiva del carico, ma sono un elemento indispensabile al circuito di commutazione.

A lato, una delle tante realizzazioni, basata sul componente di L6561 di ST Microelectronics (al cui sito si rimanda per una descrizione tecnica più approfondita del prodotto), che comanda un commutatore di potenza costituito da un mosfet visibile in primo piano, fissato con una vite sull' aletta di raffreddamento. 

Si nota della pasta termo conduttiva bianca applicata sulla superficie interna del radiatore in alluminio e che serviva ad accoppiarlo termicamente ad uno dei radiatori del circuito principale per aumentare la superficie radiante.

I quattro fili colorati, che si vedono uscire nell' angolo a destra, collegano questo modulo col circuito stampato principale, al posto del normale ponte raddrizzatore, che viene semplicemente rimosso !

Questo genere di applicazioni è definito come "pre regolatore PFC" in quanto non modifica la circuiteria dell' alimentatore vero e proprio, ma si limita a fornire alla linea di alimentazione un carico con un elevato fattore di alimentazione, sostituendo in modo attivo il ponte raddrizzatore tradizionale. In questo modo si ottiene la correzione PFC attiva indipendentemente dalla costruzione del regolatore principale.
Attorno a questo sistema di pre regolazione, sono nate una notevole quantità di soluzioni diverse, in quanto un buon numero di costruttori di circuiti integrati ha messo a catalogo uno o più componenti specifici per risolvere il problema. Quindi è possibile trovare implementate varie famiglie di questi componenti, con le relative particolarità circuitali.

Una ampia parte delle soluzione denominate PFC Attivo nelle prime serie di alimentatori corrisponde a pre regolatori di questo genere, che hanno essenzialmente lo scopo di riportare a valori accattabili il rapporto tra corrente e tensione durante la carica dei grossi condensatori di filtro dopo il ponte raddrizzatore di rete.

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

Si tratta con tutta evidenza 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.

Togliendo il modulo PFC e rimontando il ponte raddrizzatore, l' alimentatore è perfettamente funzionante e del tutto identico a migliaia di altre versioni di altri costruttori che si differenziano tra di loro solo per qualche particolare costruttivo secondario.

La tanto declamata introduzione del PFC, tanto passivo quanto attivo, in queste versioni, si è ridotta al solo adeguamento ad una direttiva, obbligo legale, senza variare per nulla la sostanza del classico alimentatore fino ad ora descritto.


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Aggiornato il 08/01/08 .