Trasformatore con Derivazione al Centro: Doppia Tensione, Pronto per Rettificatore, Riferimento Bilanciato
Un trasformatore con derivazione al centro ha una connessione fisica portata fuori dal punto elettrico centrale dell'avvolgimento secondario. Questa singola derivazione trasforma un secondario in due avvolgimenti in serie, uguali in tensione, con un riferimento centrale comune—abilitando tensioni duali, rettifica a onda intera senza ponte e topologie di guida bilanciate.
Costruzione e Relazioni di Tensione
- Avvolgimento secondario: Filo continuo, derivato al centro esatto (spire N/2).
- Tre terminali: Estremità A (Inizio), Derivazione Centrale (CT), Estremità B (Fine).
- VA-CT = VCT-B = ½ VA-B (assumendo perfetta simmetria).
- Fasatura: VA-CT e VCT-B sono 180° fuori fase (polarità opposta) rispetto a CT.
Applicazioni Principali
1. Raddrizzatore a Onda Intera con Centro Presa (Alimentatore Lineare Classico)
D1 D2 A ───|>|───+───|<|─── B | | CT (Massa / Riferimento 0V) | Carico GND
- Solo due diodi (vs. 4 per ponte).
- Ogni diodo conduce semicicli alterni.
- PIV (Tensione Inversa di Picco) = 2 × Vp(secondario-metà) = Vp(A-B). (Diodo ponte PIV = Vp(secondario)).
- Utilizzo trasformatore: Inferiore al ponte (ogni metà usato solo mezzo ciclo). Nucleo più grande per stessa potenza DC.
- Standard per regolatori lineari (78xx/79xx), amplificatori audio, apparecchi vintage.
2. Alimentazione Duale / Bipolare (±V)
- CT = Massa (0V). Estremità A = +Vnon reg, Estremità B = –Vnon reg.
- Essenziale per circuiti op-amp, audio analogico, riferimenti DAC/ADC.
- Carico bilanciato su CT critico per simmetria di regolazione.
3. Guida Stadio Uscita Classe B Push-Pull
- CT guida primario trasformatore uscita centro presa (ampli valvola) o fornisce guida in controfase a transistor complementari (primitivo stato solido).
- Bilanciamento intrinseco riduce distorsione pari.
4. Alimentazione Fantasma / Audio Bilanciato
- Alimentazione fantasma microfono (48V) inviata tramite trasformatore input centro presa (CT a massa).
- Driver/ricevitori linea bilanciata usano trasformatori CT per rifiuto modo comune.
5. Misura Tensione CA / Isolamento
- CT fornisce riferimento sicuro per misura differenziale.
- Trasformatori di isolamento con CT per apparecchiature medicali/collegate al paziente (IEC 60601).
Considerazioni di Progettazione
| Parametro | Implicazione |
|---|---|
| Simmetria | Avvolgimento deve essere bifilar / precisamente centrato. Sbilanciamento → offset CC, armoniche pari, saturazione. |
| Capacità di Corrente CT | CT trasporta la somma delle correnti di entrambe le metà avvolgimento. Dimensione traccia/filo deve gestire corrente di carico completa (non metà). |
| Isolamento | Tensione CT a Estremità = ½ Totale. Estremità-Estremità = Totale. Isolare per potenziale massimo verso nucleo/primario. |
| Regolazione | Caricando solo una metà → caduta tensione diseguale. Specifica cross-regolazione necessaria. |
| Costo | ~10–20% in più di secondario senza derivazione (piombo extra, processo derivazione, test). |
Confronto Rapido Centro-Presa vs Ponte Raddrizzatore
| Aspetto | FW Centro-Presa | Ponte FW |
|---|---|---|
| Diodi | 2 | 4 |
| VA Secondario Trasf. | 1.57 × Pdc (Scarso utilizzo) | 1.11 × Pdc (Meglio) |
| PIV Diodo | 2 × Vp(metà) | Vp(full) |
| CT Richiesto | Sì | No |
| Riferimento Massa | Naturale (CT = GND) | Arbitrario (flottante) |
| Uso Moderno | Audio lineare, rail ±, legacy | Quasi tutti SMPS, uso generale |
Conclusione
La derivazione centrale è una caratteristica geometrica semplice con profonde implicazioni di circuito. Ti dà due tensioni al prezzo di un avvolgimento, un riferimento massa naturale e un percorso a onda intera a due diodi. Mentre i ponti raddrizzatori hanno vinto l'era SMPS, il trasformatore con derivazione centrale rimane la scelta corretta ed elegante per alimentatori lineari analogici, guida bilanciata e qualsiasi circuito che necessiti di un vero rail bipolare derivato da un singolo componente magnetico.