Che cos'è un convertitore forward?
Un convertitore diretto è un dispositivo in cui l'alimentazione si sposta dal lato di ingresso di un circuito elettrico all'estremità di uscita in una sola direzione. Si tratta di un tipo di circuito di alimentazione a modalità commutata, utilizzato con alimentatori a corrente continua non regolata (CC), che contiene un nucleo, un trasformatore e un interruttore nella sua forma più semplice. L'energia non viene trattenuta nel trasformatore quando l'interruttore sta conducendo, come in un convertitore flyback, e il dispositivo stesso è anche più efficiente dal punto di vista energetico. Utilizzato nei sistemi di conversione da CC a CC progettati per meno di 100 watt di potenza, il convertitore diretto, derivato dai progetti buck e boost converter degli anni '20, fu creato per la prima volta a metà degli anni '50.
La maggior parte dei convertitori elettrici trasferisce l'alimentazione quando è accesa e ha una velocità costante in cui i suoi stati di accensione e spegnimento sono commutati. La frequenza della commutazione è controllata dalla modulazione della larghezza degli impulsi. Questa caratteristica dell'interruttore del convertitore in avanti varia con il flusso che passa attraverso l'ingresso e allo stesso tempo lo stato di accensione dell'interruttore controlla l'uscita elettrica. Tempi più lunghi dovrebbero significare una migliore efficienza, ma anche aumentare la tensione di reset, il che influisce negativamente sulle prestazioni del convertitore. I progettisti devono anche considerare la tensione e la corrente dell'interruttore, nonché il modo in cui l'interruttore reagisce alle alte frequenze.
Una caratteristica importante del convertitore diretto è che la corrente non scorre tra diversi segmenti collegati da un conduttore. Inoltre, le spese non passeranno dal dispositivo a una persona che lo tocca, quindi questo isolamento galvanico rende il convertitore sicuro da usare e un mezzo efficiente per convertire le correnti elettriche. Il trasformatore del convertitore ha avvolgimenti di filo metallico che conducono l'elettricità allo stesso tempo ma hanno forze motrici magnete opposte. Le forze contrastanti negli avvolgimenti primario e secondario aiutano a regolare il flusso magnetico, quindi improvvisi cambiamenti nel livello di energia non causano picchi di potenza.
L'energia intrappolata è ulteriormente regolata in un convertitore in avanti da un terzo avvolgimento, attraverso il quale viene condotta corrente per mitigare l'aumento dei livelli di energia. Se utilizzati per tensioni elettriche più elevate, i convertitori hanno avvolgimenti primari e terziari che sono avvolti insieme per un trasferimento più efficiente di energia elettromagnetica. Nel complesso, il design del convertitore forward è rimasto lo stesso nel corso degli anni. La capacità di migliorare la progettazione e costruire circuiti più piccoli, tuttavia, ha consentito agli ingegneri di costruire convertitori con frequenze di commutazione superiori a 500 kilohertz.