Finalmente ho tempo di scrivere qualche appunto sui trasformatori di uscita.
Uno dei tanti problemi che deve affrontare l'obbista serio che si vuol cimentare nella costruizione di un amplificatore a valvole è il trasformatore di uscita. A meno che non si voglia costruire un amplificatore OTL (Output Transformer Less) altrimenti chiamato Futterman, egli dovrà trovare, comprare o costruirsi un buon trasformatore di uscita per la sua creatura.
Trovare oggi, in buono stato, un trasformatore di uscita adatto, è molto difficile. Rivolgersi a chi li costruisce è molto più semplice, la rete aiuta a trovare i vari costruttori intorno al globo dai quali si può acquistare il già costruito. Ma spesso la qualità non è quella desiderata oppure le caratteristiche del già costruito non si adattano al 100% al circuito finale che si intende costruire. Spesso i trasformatori di commercio sono standard per il push pull di tale valvola o il single-ended della talaltra, mentre l'obbista cerca qualcosa per un'altra valvola o per un circuito di uscita particolare ed i trasformatori adatti espressamente per quella applicazione non si trovano. Quindi, non resta che farseli costruire su misura da un avvolgitore adatto. Ma gli avvolgitori adatti sono rari ed in ogni caso occorre fare il progetto di ciò che si vuole.
Davanti a questi problemi, oltre a quelli delle impedenza di filtro ed a quelli dei trasformatori di alimentazione io ho da tanto tempo deciso e imparato a farmi i trasformatori e le impedenze da me.
I segreti per fare un ottimo lavoro, molto oltre il professionale, son tanti, ma nessuno è tanto segreto da essere sconosciuto. Perchè molto oltre il professionale? Beh, chi si fa un trasformatore per conto proprio fa un'opera d'arte, se non è fatta bene è tempo sprecato, quindi da un trasformatore realizzato a mano da quello che sarà il definitivo proprietario dell'amplificatore il minimo che ci si può aspettare è che duri una vita, funzioni alla perfezione, e sia anche bello da vedere, cioè un'opera d'arte.
I segreti per realizzare quell'opera d'arte che è un trasformatore di uscita sono numerosi. Tanto per cominciare, la domanda più comune è: "Ma perchè non si prende un comune trasformatore di rete con primario a 380V e secondario a 24V di adeguata potenza?"
La risposta è semplice, perchè quel tipo di trasformatore è stato disegnato per funzionare a 50Hz. Quindi se l'amplificatore dovesse funzionare a questa frequenza la risposta sarebbe "si, si può". Ma siccome la banda di frequenza interessata dall'amplificatore parte da 12Hz e finisce a 100KHz (20-100Khz) questo per non avere nodi o poli (filtri naturali passa basso o passa alto) all'interno della banda audio che va da 20Hz a 20KHz che modificano l'amplificazione del sistema. Quindi il nostro trasformatore dovrà avere un ottimo rendimento, oltre ad essere capace di funzionare a piena potenza, in tutta questa banda.
Poi sorge un altro problema che si chiama impedenza di uscita del circuito a valvole. Ogni circuito a valvole, e si badi bene, non la valvola di uscita, richiede una impedenza di carico ben precisa per ottenere il meglio da quella valvola in quella configurazione. Il trasformatore di uscita serve a trasferirie il carico dell'altoparlante p.es. 8 Ohm sull'anodo della/delle valvole dello stadio di potenza che può p.es. essere di 10KOhm e quindi il rapporto di trasformazione dovrà essere di 35.35/1. Notare che l'impedenza di 8Ohm che si trova sul secondario deve essere moltiplicata per il quadrato del rapporto di trasformazione. Quindi un errore piccolo del rapporto di trasformazione porta ad un grosso errore di trasferimento dell'impedenza. (Più avanti ritornerò sul rapporto di trasformazione). Questo indica quanto sia importante avere un trasformatore disegnato ad-hoc per il sistema di altoparlanti e per il circuito di uscita.
Un altro piccolo segreto è che i trasformatori commerciali sono disegnati per lavorare sotto carico. Quindi un trasformatore 380/24 da 100VA funziona bene solo se ha connesso un carico sul secondario tra i 50VA e i 100VA. Questo è dovuto al fatto che il flusso di un trasformatore con il secondario aperto è molto alto ed il ferro necessario per non mandare il nucleo in saturazione è tanto. Mentre, quando viene connesso il carico sul secondario, il flusso diminuisce considerevolmente. Quindi, se un trasformatore deve essere impiegato, si suppone che questo alimenti un carico, perciò il ferro impiegato non è sufficiente a contenere il flusso magnetico a vuoto ma solo a pieno carico. In altre parole, un trasformatore da 100VA ha un nucleo ridotto come un trasformatore che può funzionare a vuoto da 50VA. Insomma, con il ferro di un trasformatore da 100VA si può ottenere un buon trasformatore che lavori anche a vuoto, ma da 50-60VA. Attenzione, questo non significa collegare al trasformatore da 100VA un carico da 50VA, ma ricostruirlo con gli avvolgimenti adatti per essere un trasformatore da 50VA. Parlando di flusso, i trasformatori commerciali sono costruiti per lavorare con un flusso di 1.6 o addirittura 1.8 Wb/mq. Molto prossimi alla saturazione in pieno carico. Come abbiamo detto, se togliamo il carico il fluso aumenta saturando il nucleo e lavorando in piena zona di isteresi e riscaldando il ferro. Un buon trasformatore per impieghi audio Hi-Fi con nucleo in lamierini al silicio comuni non può contenere un flusso superiore agli 0.8Wb/mq. Perciò, il nucleo di un trasformatore da 100VA commerciale, di quelli economici, può essere impiegato per un trasformatore da 30-40W audio. Ma non è tutto.
Il flusso in un trasformatore è anche funzione della frequenza, raddoppiando ogni volta che la frequenza si dimezza. Tenendo conto che il nucleo da 100VA commercial-economico è stato calcolato per 50Hz, a 25Hz sarebbe capace di soli 15-20W, e a 12Hz di solo 8-10W. Ecco cosa possiamo ottenere dal ferro di un trasformatore commerciale.
Per oggi è tutto. Si accettano domande e obiezioni in merito...