Un convertitore diretto è un dispositivo in cui la potenza si sposta dal lato di ingresso di un circuito elettrico all’estremità di uscita in un’unica direzione. È un tipo di circuito di alimentazione a modalità commutata, utilizzato con alimentatori di ingresso a corrente continua (CC) non regolati, che contiene un nucleo, un trasformatore e un interruttore nella sua forma più elementare. L’energia non viene trattenuta nel trasformatore quando l’interruttore è in conduzione, come avviene in un convertitore flyback, e anche il dispositivo stesso è più efficiente dal punto di vista energetico. Utilizzato nei sistemi di conversione da CC a CC progettati per meno di 100 watt di potenza, il convertitore forward, derivato dai progetti di convertitori buck e boost degli anni ‘1920, è stato creato per la prima volta a metà degli anni ‘1950.
La maggior parte dei convertitori elettrici trasferisce la potenza quando vengono accesi e ha una velocità costante in cui vengono commutati i loro stati di accensione e spegnimento. La frequenza della commutazione è controllata dalla modulazione dell’ampiezza dell’impulso. Questa caratteristica dell’interruttore del convertitore in avanti varia con il flusso che passa attraverso l’ingresso e allo stesso tempo lo stato di accensione dell’interruttore controlla l’uscita elettrica. Tempi di accensione più lunghi dovrebbero significare una migliore efficienza, ma anche causare un aumento della tensione di ripristino che influisce negativamente sulle prestazioni del convertitore. I progettisti devono anche considerare la tensione e la corrente dell’interruttore, nonché il modo in cui l’interruttore reagisce alle alte frequenze.
Una caratteristica importante del convertitore diretto è che la corrente non scorre tra diversi segmenti collegati da un conduttore. Inoltre, le cariche non passeranno dal dispositivo a una persona che lo tocca, quindi questo isolamento galvanico rende il convertitore sicuro da usare e un mezzo efficiente per convertire le correnti elettriche. Il trasformatore del convertitore ha avvolgimenti di filo metallico che conducono elettricità allo stesso tempo ma hanno forze motrici magnetiche opposte. Forze contrastanti negli avvolgimenti primari e secondari aiutano a regolare il flusso magnetico in modo che i cambiamenti improvvisi nel livello di energia non causino picchi di corrente.
L’energia intrappolata è ulteriormente regolata in un convertitore diretto da un terzo avvolgimento, attraverso il quale viene condotta la corrente per mitigare l’aumento dei livelli di energia. Quando vengono utilizzati per tensioni elettriche più elevate, i convertitori hanno avvolgimenti primari e terziari che sono avvolti insieme per un trasferimento più efficiente dell’energia elettromagnetica. Nel complesso, il design del convertitore in avanti è rimasto lo stesso nel corso degli anni. La capacità di migliorare il design e costruire circuiti più piccoli, tuttavia, ha consentito agli ingegneri di costruire convertitori con frequenze di commutazione superiori a 500 kilohertz.