SMPS – Alimentatore Switching (Switch Mode Power Supply)
Oggi vediamo insieme cos’è un SMPS, cioè un Alimentatore Switching, e come funziona. Se sei appassionato di elettronica, sai che alimentare i circuiti in modo efficiente è fondamentale. L’SMPS è uno dei modi migliori per farlo, perché usa tecniche di commutazione per migliorare l’efficienza rispetto agli alimentatori lineari tradizionali.
Cos’è un SMPS?
In parole semplici, un SMPS è un alimentatore che converte la tensione da una forma all’altra usando componenti elettronici che si accendono e spengono molto velocemente (commutazione). Questo processo riduce la dissipazione di potenza e permette di avere alimentatori più compatti e leggeri.
Come funziona un SMPS?
- Input AC/DC: L’alimentatore riceve la tensione dalla rete elettrica o da una sorgente DC.
- Rettifica e filtro: Se l’ingresso è AC, lo converte in DC usando un ponte di diodi e un condensatore per livellare la tensione.
- Commutazione: Un transistor (come un MOSFET) si accende e si spegne rapidamente, controllato da un circuito di controllo (PWM).
- Trasformatore ad alta frequenza: Il segnale commutato passa attraverso un trasformatore che può cambiare la tensione e isolare il carico dall’ingresso.
- Rettifica e filtraggio dell’uscita: Dopo il trasformatore, la tensione viene di nuovo rettificata e filtrata per fornire una DC stabile al carico.
- Feedback: Un circuito di retroazione monitora la tensione di uscita e regola il ciclo di lavoro del transistor per mantenere stabile la tensione.
Perché usare un SMPS?
- Alta efficienza energetica (tipicamente 80-90%) che riduce il calore dissipato.
- Dimensioni e peso ridotti rispetto agli alimentatori lineari.
- Capacità di fornire varie tensioni di uscita da una singola sorgente.
- Adatto a dispositivi moderni che richiedono tensioni stabili e correnti elevate.
Esempio pratico: alimentatore per microcontrollore
Immagina di alimentare una scheda Arduino con un SMPS. Il modulo SMPS prende la tensione di rete (230V AC), la converte in 5V DC stabile con alta efficienza, evitando di scaldarsi come farebbe un regolatore lineare. Questo permette alla tua scheda di funzionare a lungo senza problemi di surriscaldamento e con meno consumo energetico.
Componenti chiave in un SMPS
Se ti stai chiedendo come un SMPS gestisce i disturbi elettromagnetici (EMI), ti dico subito che i progettisti inseriscono filtri specifici e tecniche di schermatura proprio per evitare interferenze con altri dispositivi elettronici vicini. Questo è importante perché la commutazione veloce genera rumore elettrico che può influenzare segnali sensibili.
In pratica, imparare a progettare un SMPS significa capire sia l’elettronica di potenza sia il controllo digitale, perché il circuito PWM spesso si basa su microcontrollori o circuiti integrati dedicati che gestiscono il ciclo di lavoro e la protezione contro sovratensioni o cortocircuiti.
Domani vedremo insieme come realizzare un semplice circuito SMPS passo-passo, incluso il design del circuito di controllo PWM, così potrai mettere subito in pratica quello che hai imparato oggi.
