Raddrizzatori a ponte

Un raddrizzatore a ponte è un circuito che utilizza quattro diodi per indirizzare entrambe le metà di una forma d'onda c.a. in modo che il carico percepisca una polarità unica. In altre parole, trasforma la corrente alternata in corrente continua pulsante senza bisogno di un trasformatore con presa centrale. I diodi conducono a coppie, invertendo il semiciclo negativo in modo che il flusso di corrente che attraversa il carico vada sempre nella stessa direzione. Rispetto a un raddrizzatore a semionda, un ponte utilizza entrambi i semicicli e fornisce una tensione c.c. media più elevata e una tensione di ripple inferiore per la stessa frequenza di linea. Non elimina le perdite (due diodi sono sempre presenti nel percorso di conduzione), ma sfrutta meglio la forma d'onda d'ingresso e migliora la qualità dell'uscita. Un condensatore posizionato sul resistore di carico funge da filtro, attenuando l'uscita pulsante in un'alimentazione c.c. più utilizzabile.

Limiti termici e di impiego
La selezione del raddrizzatore inizia con i limiti termici, di tensione e di corrente. La tensione inversa di picco nominale deve essere superiore all'ingresso c.a. massimo, compresi i transitori. La corrente nominale deve coprire sia il carico in stato stazionario che il picco transitorio di avvio. La corrente di inserzione, soprattutto con condensatori di filtro di grandi dimensioni, dipende in larga misura dall'impedenza e dalla capacità del trasformatore, per cui un semplice numero di scheda tecnica non fornisce un'immagine complessiva della situazione. Termicamente, due diodi conducono ogni semiciclo, quindi il ponte perde all'incirca: P ≈ 2 × V_F × I_load Si tratta di una prima stima utile, non del risultato finale. La tensione diretta varia in base alla temperatura e alla corrente, e le alimentazioni con ingresso a condensatore creano correnti di picco elevate anziché una corrente continua regolare. Ciò significa che la dissipazione reale può essere peggiore del previsto. Non fermarti ai calcoli allo stato stazionario: cicli di riscaldamento e raffreddamento continui possono affaticare i giunti di saldatura e le connessioni interne, soprattutto nei progetti ad alta potenza o con raffreddamento insufficiente.

Ripple, efficienza ed effetti di linea
Per un filtro con ingresso a condensatore, una stima approssimativa della tensione di ripple è: V_ripple ≈ I_load / (fC) dove f è il doppio della frequenza c.a. per un raddrizzatore a onda piena. Questo presuppone una corrente di carico relativamente costante. I carichi reali sono spesso dinamici, quindi il ripple misurato è solitamente più elevato. L'efficienza dipende fortemente dalla tensione di uscita. Nelle alimentazioni a bassa tensione, la caduta del diodo fisso costituisce una percentuale elevata dell'uscita totale, motivo per cui in questi casi i progettisti utilizzano spesso diodi Schottky o il raddrizzamento sincrono. Anche un ponte che alimenta un condensatore non preleva dalla sorgente una corrente a onda sinusoidale regolare. Richiama la corrente in picchi brevi ed elevati. Ciò crea armoniche, degrada il fattore di potenza e può introdurre rumore o stressare i componenti a monte. Nei sistemi con una maggiore potenza, questo comportamento rende spesso necessario un filtraggio aggiuntivo o una correzione del fattore di potenza.