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Dimensionamento di un trasformatore Push Pull parte 1

Ora che abbiamo capito come calcolare l'impedenza necessaria ad un trasformatore di uascita single ended, possiamo passare al calcolo dell'impedenza primaria di un trasformatore Push Pull.
La topologia di tale trasformatore è relativamente semplice: si tratta di un trasformatore di uscita il cui primario è diviso un due parti identiche con il medesimo numero di spire N1. La tensione di alimentazione viene fornita su di una presa centrale e i due anodi si trovano alle estremità, per cui ripetto alla presa centrale i due semi avvolgimenti lavorano in controfase.


fig.1

 !!! Se non avete voglia  di leggere tutta la trattazione saltate direttamente alle conclusioni in rosso in fondo alla pagina  !!!!


Per una buona analisi è necessario fare riferimeto ad alcune formule di base dei trasformatori che per comodità non avevamo ricapitoliamo qui sotto. Definendo V2 la tensione a secondario e V1 la tensione al primario N1 le spire al primario e N2 le spire al secondario ed una resistenza di carico al secondario RL abbiamo le seguenti formule:
(1)
(2)
n è detto anche rapporto di trasformazione.

Poiche il trasformatore è trasparente alla potenza abbiamo che:
(3)
quindi
(4)
da ciò, una impedenza Z2 caricata sul secondario viene vista al primario come una impedenza Z1 di valore
 (5)
 l'impedenza vista tra gli anodi ( Impedenza Anodo-Anodo ) Zaa , poichè sappiamo che src="/article_images/TU_PP/ è data dalla seguente formula:

da cui
(6)
teniamo ben presente questa ultima formula, perchè ci servirà più tardi.

 Iniziamo con il definire alcuni parametri ed alcune condizioni necessarie:
I) le due valvole sono identiche.
II) i due semi avvolgimenti del primario sono identici.
III) le valvole sono polarizzate in classe A e la tensione di griglia non diventa MAI positiva.
IV) le valvole non vanno MAI in interdizione ( la corrente non si azzera mai )
V) consideriamo il trasformatore come ideale.


Partendo dall'ipotesi I), cioè che le due valvole siano identiche, Ia01 ed Ia02 sono le correnti assorbite dalle vavole nel punto di riposo ed il loro valore è Ia01 = Ia02 mentre Ia0 è la corrente assorbita dall'alimentazione ed è la somma di entrambi le correnti a riposo nel punto di lavoro fissato cioè
.

Il flusso di induzione magnetica a riposo è dato dalla seguente formula:
(7)
 poichè dal presupposto II) i due avvolgimenti sono identici, essi hanno i rispettivi numeri di spire N1 che coincidono, ma rispetto alla presa centrale fanno sì che la corrente circoli in senso inverso da cui possiamo facilmente dedurre che il flusso di induzione magnetica circolante nel nucleo del nostro trasformatore dovuto alle correnti è

quindi il flusso generato dalla corrente di riposo è sempre nullo.
Queso vuole dire che non si incorre in una possibile saturazione del nucleo e ciò ci permette di avere un nucleo del trasformatore di sezione minore rispetto al single ended.
Consideriamo ora ia1 ed ia2, che sono le correnti relative alla variazione dei segnali in ingresso ( Vg1 e Vg2 ), che per definizione sono in controfase, .
Otteniamo che
(7)

vediamo ora come si comporta uno stadio push pull in presenza di un segnale in ingresso .

Nel caso in un ramo non circoli alcuna corrente, tutto si riconduce alla formula (6)    

Questa è anche l'impedenza che vede una singola valvola quando la corrente nel ramo opposto è nulla
NOTA: questo è il caso della classe B, dove ogni singola valvola conduce solo per netà del tempo.


Nel caso di un amplificatore push pull in classe A la corrente che circola è data dalla (7) cioè
L'impedenza vista dalla singola valvola è definita anche nel seguente modo: dove quindi si può scrivere anche.

il flusso circolante nel nucleo del trasformatore, però è dato dalla somma di quello generato da ia1 e quello generato da ia2 e tali flussi sono in controfase, ma genrati da correnti di segno opposto, quindi si sommano. ci accorgiamo quindi che ad una variazione di ia1 si ottiene anche una variazione del flusso doppia, dovuta alla contemporanea variazione in senso opposto di ia2.
il flusso visto da un avvolgimento è quindi è


sostituendo nella  ( 6 ) otteniamo quindi che
Nel caso di un push pull in classe A l'impedenza anodo anodo che ci serve è esattamente il doppio dell' impedenza che abbiamo calcolato per il circuito single ended in classe A


l'impedenza equivalente vista dalla singola valvola in un push pull in classe A è il doppio di quella che ci sarebbe se nel ramo opposto non circolasse corrente e quindi il doppio di quella in classe B.

Riassumendo:
l'impedenza vista da una singola valvola in un ramo di un trasformatore push pull in classe B è un quarto di quella vista tra gli anodi.
l'impedenza vista da una singola valvola in un ramo di un trasformatore push pull in classe A è la metà di quella vista tra gli anodi.

detto ciò un buon approccio ( molto semplicistico ) al calcolo dell'impedenza del trasformatore può essere quello nel caso di un traformatore di uscita in  classe A di calcolare una impedenza di carico di un single ended in classe A e poi scegliere un trasformatore con impedenza Anodo-Anodo doppia