Un alimentatore, come si sa, non è altro che un convertitore ac-dc (ac = corrente alternata e dc = corrente continua), esso ha come tensione in ingresso la tensione di rete sinusoidale a Veff=220V e f=50Hz (Veff = tensione efficace e f = frequenza) e come tensione d'uscita la tensione continua richiesta, di solito 5V, 9V o 12V.
L'alimentatore è formato da quattro blocchi in cascata: un trasformatore, che abbassa la tensione ENEL a livello di quella richiesta, mantenendo però la forma d'onda sinusoidale, un raddrizzatore a diodi, un filtro di livellamento (il condensatore che già conosci) e infine uno stabilizzatore di tensione.
In parole povere, qual è il problema o meglio uno dei problemi ? :asd:
La grandezza in uscita dal trasformatore (sulle spire secondarie) è sempre alternata sinusoidale e quindi il suo valore medio è nullo, nel periodo (metà periodo la semionda è positiva e metà periodo negativa).
Possiamo però utilizzare un diodo come raddrizzatore, tagliando la semionda negativa e lasciando solo quella positiva.
Il diodo è una "valvola" di corrente, lascia passare la corrente in un solo verso, dall'anodo al catodo (polarizzazione diretta), se invece il catodo ha potenziale maggiore rispetto all'anodo (polarizzazione inversa) la corrente non passa (il diodo si comporta come un circuito aperto).
Quindi, mentre la tensione in ingresso al raddrizzatore (proveniente dal secondario del trasformatore) ha valore medio nullo, ossia senza componente continua, la tensione in uscita ha un valore medio (che è la componente continua) Vm = Vmax/3.14 (pari cioè al valore dell'ampiezza massima della tensione diviso pi-greco).
Ora il problema è un altro: disponiamo di una tensione unidirezionale "pulsante" con una certa componente continua utilizzabile ma abbiamo anche una componente residua alternata, chiamata ripple (ronzio), che crea disturbi al circuito da alimentare, oltre ad essere una energia "sprecata", non utilizzata.
Diciamo che il rendimento del sistema è molto basso :asd:
Ecco che entra in gioco il filtro (passa-basso, che taglia la frequenza di qualche Hz) di livellamento, che fa passare in uscita la componente a frequenza zero (cioè la continua) e elimina le componenti alternate (a 50Hz e loro multipli).
DIODI RADDRIZZATORI
Come funziona il filtro capacitivo ?
Posso darti una spiegazione intuitiva: arriva la semionda positiva, il diodo conduce poiché lavora in polarizzazione diretta (anodo a potenziale maggiore rispetto al catodo), la corrente circola e il condensatore si carica al valore massimo di tensione.
Una volta raggiunto il picco massimo, la tensione inizia a diminuire ma la tensione ai capi del condensatore tende a rimanere costante.
Ora il diodo ha l'anodo a potenziale minore rispetto al catodo e si interdice (in pratica il condensatore risulta "staccato" dal circuito raddrizzatore).
Il condensatore, rimasto carico, si comporta come una batteria, scaricandosi ai capi della resistenza di carico che si trova in parallelo ad esso (vedi figura riportata nel link).
Avendo una capacità molto elevata (centinaia di microFarad fino anche ai milliFarad), la costante di tempo t=R*C è molto grande e la scarica è molto lenta per cui la tensione di uscita, quella prelevata sul carico R, diminuisce pochissimo nel tempo a disposizione, prima che la tensione di ingresso riprendi ad essere superiore a quella sul condensatore.
In poche parole la tensione sarà quasi continua, cioè livellata verso il valore massimo, e il ripple sarà molto più basso di quello che si avrebbe se non ci fosse il filtro capacitivo.
Siamo riusciti dunque ad ottenere una tensione pronta per essere applicata al dispositivo che vogliamo alimentare.
Il problema ora è quello che possono intervenire alcuni fattori che incidono sulla stabilità della tensione in uscita dal circuito di livellamento: questi fattori sono le fluttuazioni della tensione di rete (la 220V oscilla continuamente) e le variazioni del carico (cioè la corrente assorbita dal circuito che stiamo alimentando).
Il componente elettronico che è in grado di fornire una tensione costante al variare della corrente è il diodo Zener, costruito appositamente per poter lavorare in polarizzazione inversa, nella zona cosiddetta di "breakdown" :asd:
Diodo Zener
Il funzionamento del circuito stabilizzatore è molto semplice: la tensione di uscita è quella imposta dallo Zener, qualunque sia la tensione continua in ingresso e qualunque sia la corrente assorbita dal carico, ossia qualunque sia il valore della resistenza Rl (Rl = resistenza di carico - l = load, "carico" in inglese).
Funge sia da stabilizzatore di tensione che da regolatore di corrente.
Ciao, fai sapere se tutto ok ;)