Descrizione tecnica e filosofia di progetto

Le condizioni delle reti di alimentazione elettrica sono cambiate negli ultimi anni. Inizialmente c’è stato il proliferare degli alimentatori switching, che operando ad alta frequenza immettono in rete disturbi che ne compromettono la qualità, e che però erano limitati a pochi apparecchi, tipicamente televisori e computer. Poi con il passare del tempo assistiamo al dominio prima delle lampade fluorescenti a risparmio energetico e poi delle lampade LED (ognuna al suo interno ha un alimentatore switching), alla sempre crescente presenza di sistemi di generazione elettrica con pannelli solari e, per chi ha la sfortuna di abitare nei pressi di zone industriali, il proliferare di controlli elettronici per motori e macchinari, che sono grandi fonti di immissione di disturbi in alta frequenza sulle reti di alimentazione. Non solo, tutti questi disturbi non sono minimamente correlati fra di loro e pertanto si disturbano l’un l’altro, con intermodulazioni completamente casuali.
Se proviamo a fare una analisi spettrale della tensione di rete presente nelle nostre case non vediamo solamente la fondamentale a 50Hz con al più alcuni residui di armoniche pari di basso ordine (100, 200, 400Hz) dati dalla inevitabile saturazione del perennemente sottodimensionato trasformatore di media tensione sulla distribuzione elettrica, spesso troviamo grandi quantità di residui a partire da frequenze dell’ordine delle decine di KHz fino ad arrivare a decine di MHz, dati dall’effetto di quanto sopra indicato.
Al momento che questa sporcizia elettrica viene introdotta in un amplificatore audio si hanno almeno due modi di diffusione, per irradiazione e per conduzione, per cui i disturbi vanno ad interferire sia direttamente sui circuiti, in particolare quelli che trattano segnali di basso livello, sia sulle alimentazioni di questi. Essendo diverse le modalità di propagazione per questi due modi di interferenza sono diverse anche le interferenze, che poi a loro volta si disturbano una con l’altra. In pratica quello che accade è che si sporca il segnale audio in modo del tutto imprevedibile e in modo diverso a seconda delle varie ore della giornata, del giorno della settimana, delle condizioni climatiche e atmosferiche.
Su gran parte di questi disturbi niente possono i classici filtri rete montati su alcune apparecchiature, sia autonomi che compresi nelle vaschette IEC, in quanto pensati e realizzati per ridurre gli effetti soprattutto per frequenze sull’ordine dei MHz, mentre qui stiamo di una gamma di frequenze ben più estesa. Certo, aiutano, ma non risolvono. E spesso anche le “ciabatte filtrate” non hanno grande effetto: generalmente riescono ad intervenire meglio di un filtro rete ma il loro campo di intervento è soprattutto nella gamma dalle centinaia di KHz in su, potendo poco o niente sui disturbi da intermodulazione complessi che troviamo su una banda molto più estesa verso il basso.
AM Audio ha adottato un diverso approccio, avvalendosi anche delle esperienze sul campo di uno dei suoi consulenti che problemi simili li ha dovuti affrontare e risolvere in passato sia nel campo dell’audio professionale che nell’elettromedicale, ed ha pertanto optato per un sistema basato su un trasformatore di isolamento con uscita bilanciata, realizzato su un nucleo in lamierino magnetico a grani orientati con una particolare geometria che permette di avere contemporaneamente un elevato accoppiamento e una bassa capacità fra avvolgimenti primari e secondari, condizioni essenziali la prima per avere basse perdite di inserzione e la seconda per non trasferire in uscita i disturbi in alta frequenza che devono essere bloccati. Tramite questo trasformatore di isolamento viene anche superato il concetto di “fase e neutro” della linea di alimentazione, difatti la sua uscita risulta essere bilanciata rispetto a terra ottenendo così l’automatica cancellazione di eventuali disturbi captati dalle linee di uscita.
Il flusso magnetizzante del nucleo è stato volutamente tenuto estremamente basso sia per avere la minore dispersione magnetica possibile sia per evitare la distorsione della forma d’onda presente con elevato flusso magnetico. In più attorno al trasformatore è stato posto uno schermo in rame per raccogliere e annullare le dispersioni elettromagnetiche degli avvolgimenti, che sono un effetto collaterale della particolare geometria di realizzazione e che quindi devono essere trattate all’origine. Non solo: il trasformatore è poi stato inserito in un contenitore in acciaio e affogato in una colata di resina specifica, ottenendo una seconda efficace schermatura verso le perdite elettriche e magnetiche oltre che blocco totale di qualsiasi rumore meccanico proveniente dal nucleo ferromagnetico e con il non certo secondario effetto di uniformare la temperatura di funzionamento del sistema. Il tutto è montato con supporti antivibranti nel bel contenitore metallico in acciaio inox che non ha solamente la funzione di sostegno meccanico ma anche di ulteriore schermatura bidirezionale.
Poteva bastare questo? Per AM Audio certamente no. Difatti sull’ingresso di rete è comunque montato un bel filtro rete a doppia cella, non certo indispensabile ma molto utile in quanto pur essendo a bassa capacità il trasformatore di isolamento riduce la propria efficacia per i disturbi a frequenze sull’ordine dei MHz, quelle dove il filtro rete invece esibisce il meglio di sé, oltre a un sistema di condensatori MKP in uscita per ridurre l’impedenza e anche abbattere eventuali alte frequenze che possono essere immesse in rete da alcuni dei nostri utilizzatori, tipicamente lettori CD, streamer o altro dove al proprio interno ci sia qualcosa di digitale.
Sono state fatte varie prove prima di arrivare al sistema attuale, sia con diverse geometrie ed esecuzioni del trasformatore di isolamento sia come configurazione di uscita, che inizialmente era stata pensata come selezionabile dall’utente in base alle caratteristiche del proprio sistema, offrendo la scelta fra Floating, Referred in phase, Referred out of phase e Balanced to ground.
Ci sono voluti mesi di test, soprattutto ascolti in ambienti “difficili” per arrivare alla soluzione attuale, efficace quanto semplice da utilizzare: non è necessaria nessuna impostazione, non sono necessarie prove per cercare la configurazione più efficace: semplicemente è già quella preimpostata di fabbrica, la Balanced. Come detto precedentemente con questa configurazione si supera il concetto di “fase e neutro” sulla linea di alimentazione elettrica trasformandola di fatto in una linea bifase bilanciata con ognuno dei due conduttori che presenta una tensione di 115V rispetto a terra ma in opposizione di fase di loro, e pertanto la tensione applicata agli apparecchi utilizzatori è comunque di 230V, quella che ci serve almeno nel nostro continente.
Passiamo ad una rapida analisi dello schema elettrico dell’apparecchio, che è comune a tutti i modelli con le sole variazioni dovute alla diversa portata di corrente per le diverse potenze. Schema molto semplice evidentemente, ma studiato nei particolari.
Si parte dalla vaschetta IEC (powerCON da 32A per il 6.0)per l’ingresso di rete che permette quindi di collegare cavi standardizzati con l’ormai classico connettore trapezoidale, collegata direttamente all’interruttore bipolare posto sul frontale e al fusibile di protezione. Dopo interruttore e fusibile si entra nel filtro rete che si occupa delle interferenze in gamma alta, un modello a doppia cella non di produzione AM Audio ma di una primaria azienda specializzata nel campo e che è stato selezionato per la bidirezionalità del proprio effetto, e alla sua uscita è infine collegato il primario del trasformatore di isolamento tramite il circuito di limitazione della corrente di inrush proprietario AM Audio. La funzione di questo circuito è limitare lo spunto di corrente all’accensione dovuto al flusso di prima magnetizzazione del trasformatore, che per quanto non particolarmente elevato grazie alla già citata bassa magnetizzante è comunque consistente soprattutto per il modello da 6000 VA. E comunque è un circuito che si autoesclude dopo i primi istanti dall’accensione e che non può quindi dare alcun fastidio durante il normale funzionamento.
Il trasformatore è schematizzato in modo apparentemente semplice, in pratica possiamo vedere che ha un avvolgimento primario connesso alla rete in entrata e un secondario bilanciato collegato alle uscite per gli utilizzatori, il cui punto centrale è connesso alla terra elettrica, e si nota il doppio schermo elettrico sempre ovviamente connesso a terra. La realtà è ben più complessa, e come dicevamo messa a punto da un pull di tecnici con esperienze sia nel settore elettrotecnico che elettronico e che hanno affrontato problemi tutto sommato similari incontrati sia in ambienti industriali che elettromedicali con risvolti nell’audio professionale, ed è una realtà nata dopo svariate iterazioni e lunghe prove su campo, essendo molto difficile arrivare a qualcosa di concreto solo con test di laboratorio. Il primo punto è la geometria realizzativa di questo trasformatore, basata su un nucleo magnetico a doppia “U” con avvolgimenti su entrambe le colonne anche questi realizzati con una particolare geometria che consente contemporaneamente un buon accoppiamento mantenendo una bassa capacità fra ingresso e uscita, così da avere basse perdite di inserzione, buon trasferimento di energia ma elevata reiezione della parte non desiderata, i disturbi.
Anche i materiali sono stati selezionati con particolare cura, a partire dal materiale del nucleo magnetico fino al tipo degli isolanti fra le varie sezioni di avvolgimento e non ultima la resina per inglobare il tutto, che deve avere caratteristiche sia termiche che meccaniche ben determinate.
Tutti i trasformatori sono realizzati con macchinari automatizzati così da eliminare le variabilità dovute all’operatore e testati uno ad uno per verificare che rientrino dentro i parametri di progetto con una dispersione molto ristretta, così da avere la massima garanzia di qualità e ripetibilità.
Bene, ma all’atto pratico qual era l’obiettivo che ci eravamo posti e qual è quello effettivamente raggiunto?
Come detto in premessa l’obiettivo primario era quello di avere una stabilità nella resa dell’impianto audio, che fosse dipendente dalle scelte fatte in fase di composizione dello stesso e non dai capricci della rete di alimentazione. Come effetto non propriamente collaterale ci aspettavamo una maggiore qualità nella parte alta della banda, non necessariamente un miglioramento rispetto all’ascolto in condizioni ottimali ma che potesse almeno avere il dettaglio e la definizione raggiunte normalmente in queste, con di conseguenza una attendibilità della focalizzazione e della tridimensionalità e non ultima una riduzione della fatica di ascolto.
Questi obiettivi sono stati pienamente raggiunti e se vogliamo anche superati, tanto che nei test si sono avuti seri miglioramenti anche in ambienti insospettabili perché lontani da zone industriali o similari, ma quello che inizialmente non ci aspettavamo è un generale miglioramento anche dove era apparentemente meno probabile averlo, ossia in gamma bassa, che era quella che apparentemente risentiva meno se non per niente delle variabilità di rete e che invece ora appare più netta, nitida, profonda….

Tensione di alimentazione 230VAC

• IS-5L: Carico consigliato massimo 250W
• IS-5: Carico consigliato massimo 250W
• IS-1.5: Carico consigliato massimo 800W
• IS-3.0: Carico consigliato massimo 1600W
• IS-6.0: Carico consigliato massimo 3200W