EO Power 33

EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2024 XXIV Power Cause e nozioni di base I campi magnetici Se un conduttore percorso da corrente si trova in un campo magnetico, è generalmente soggetto a una forza. L’effetto di questa forza è massimo quando le direzioni della corrente e del campo magnetico formano un angolo di 90°. In tali casi, la forza d’urto è verticale rispetto al flusso di corrente e alla direzione del campo magnetico. Tre dita della mano destra possono essere usate per determinare la direzione di questa forza usando la regola dellamano destra di Fleming (Fig. 2). Nel casodi in trasformatore edi alcuni induttori, unnucleodi ferro può anche dar luogo alla magnetostrizione, un effetto identificato per la prima volta da James Joule nel 1842. Esso fa sì che i materiali ferromagnetici cambino forma o dimen- sione durante il processo di magnetizzazione imputabile alla corrente che scorre attraverso il conduttore del componente. Oltre a produrre un riscaldamento per attrito, questi minimi cambiamenti nel volume del materiale spesso generano an- che rumore udibile. I trasformatori utilizzano spesso il ferrosilicio (FeSi), una lega costituita da ferro e silicio con un contenuto variabile di silicio che aiuta ad aumentare la resistività elettrica del ferro. L’acciaio al silicio al 6% fornisce il livello ottimale di riduzione della magnetostrizione, a fronte comunque di una maggiore fragilità. L’effetto piezoelettrico Un’ulteriore causa di rumore deriva dall’effetto piezoe- lettrico. La parola “piezo” deriva dalla parola greca uti- lizzata per definire la pressione. Nel 1880, Jacques e Pier- re Curie scoprirono che una pressione esercitata su vari cristalli, come il quarzo, generava una carica elettrica. Questo fenomeno lo chiamarono “effetto piezoelettrico”. Successivamente, notarono che i campi elettrici possono deformare i materiali piezoelettrici. Questo effetto è noto come “effetto piezoelettrico inverso”. L’effetto piezoelettrico inverso provoca un cambiamento di lunghezza in questi materiali quando viene applicata una tensione elettrica (Fig. 3). Questo effetto converte l’energia elettrica in energia meccanica. Le variazioni di tensione alterano anche la massa geometrica dei conden- satori ceramici, facendoli agire come minuscoli altopar- lanti che emettono onde di pressione nelle vicinanze. Topologie di commutazione e anelli di retroazione L’esigenza di conferire una sempre maggiore efficienza al processo di conversione di potenza ha comportato l’inte- grazione di topologie di commutazione anche nei prodotti di alimentazione più semplici. La frequenza di commuta- zione primaria scelta in tali progetti sarà spesso selezio- nata inmodo da superare il limite della percezione umana (>20 kHz). Tuttavia, nel caso di soluzioni di commutazione basate sulla modifica della frequenza di commutazione per adattarsi alle variazioni del carico e della tensione di Fig. 2 – Regola della mano destra/sinistra Fig. 3 – Effetto piezoelettrico che si manifesta in materiali come il quarzo Fig. 4 – Problemi nel circuito di retroazione possono causare periodi irregolari senza impulsi nei progetti di commutazione a frequenza fissa