Elettronica di potenza

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L'elettronica di potenza è una branca dell'elettronica e allo stesso tempo una tecnologia associata alla conversione, al controllo e alla modifica efficiente della potenza elettrica disponibile in ingresso a un sistema fisico, circuito elettrico o elettronico, per trasformarla in un'uscita desiderata.

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

I convertitori di elettronica di potenza si trovano ovunque ci sia necessità di modificare la forma dell'energia elettrica (ad esempio modificare la tensione, la corrente o la frequenza). Pertanto, la loro gamma di potenza varia da alcuni milliwatt (come nei telefoni cellulari) a centinaia di megawatt (come nei sistemi di trasmissione HVDC).

Nell'elettronica "classica", la corrente elettrica e la tensione sono utilizzate per trasportare l'informazione, mentre nell'elettronica di potenza sono utilizzate per trasportare potenza. Il principale obiettivo dell'elettronica di potenza è pertanto l'efficienza.

I primi strumenti in assoluto dell'elettronica di potenza furono i raddrizzatori al mercurio. Nei sistemi moderni, la conversione è attuata con materiali semiconduttori come diodi, tiristori e transistori. Diversamente dai sistemi elettronici che hanno come obiettivo la trasmissione di segnali e dati, nell'elettronica di potenza viene trattata una considerevole quantità di energia elettrica. I convertitori AC-DC (raddrizzatori) sono i più tipici strumenti dell'elettronica di potenza, che si trovano in molti oggetti elettronici, come nelle televisioni, nei personal computer, nei carica-batterie etc. La gamma di potenza varia solitamente da decine di watt a diverse centinaia di watt. Nell'industria, la più comune applicazione è il regolatore di velocità, utilizzato per controllare motori elettrici; la loro potenza varia di solito da alcune centinaia di watt a decine di megawatt.

I sistemi di conversione di potenza possono essere classificati secondo il tipo di potenza di ingresso e in uscita:

Principio[modifica | modifica wikitesto]

Dato che l'efficienza è l'obiettivo dei convertitori di elettronica di potenza, le dissipazioni di potenza dei dispositivi elettronici devono essere ridotte al minimo. La potenza istantanea dissipata da un dispositivo è uguale al prodotto della tensione che attraversa l'oggetto per la corrente che vi scorre attraverso (). Per questo motivo, si può notare che le perdite di potenza sono ridotte al minimo quando la tensione è prossima allo zero (stato ON), oppure quando non scorre corrente attraverso di esso (stato OFF). Perciò un convertitore di elettronica di potenza è costruito con uno o più dispositivi che operano commutando dallo stato ON allo stato OFF. Con una tale struttura, l'energia viene trasferita dall'ingresso all'uscita del convertitore.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

I sistemi di elettronica di potenza si trovano virtualmente in ogni dispositivo elettronico, ad esempio:

  • I convertitori DC/DC sono utilizzati nella maggior parte degli strumenti mobili (cellulari etc.) per mantenere la tensione fissa a un certo livello, qualunque sia il carico della batteria. Questi convertitori sono anche utilizzati per l'isolamento elettronico e per la correzione del fattore di potenza.

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