Alimentatori a commutazione

Presentazione sul tema: "Alimentatori a commutazione"— Transcript della presentazione:

1 Alimentatori a commutazione
Marco Alessandrini 5^ Elettronica e Telecomunicazioni Esame di Stato – A.S. 2005/06

2 Fonti Fare Elettronica (Inware Edizioni): tutorial Gli alimentatori switching di R. Bernarducci (numeri ) Elettronica 3 (Petrini Editore): cap. 5 Elettronica di potenza

3 INTRODUZIONE

4 Caratteristiche Alta potenza in uscita Alto rendimento (η oltre 80%)
Ingombro modesto (componenti di piccole dimensioni) Limitata potenza persa internamente

5 Differenze rispetto agli alimentatori lineari
Rendimento maggiore Maggiore complessità circuitale Maggiore difficoltà di comprensione Componenti ricercati  prezzo elevato Maggiore versatilità Dimensioni più contenute Meno affidabili e collaudati

6 Principio di funzionamento
Si fornisce Vin in ingresso I componenti preposti come serbatoi (condensatori, induttanze o trasformatori) accumulano energia Una commutazione di interruttori scarica i serbatoi sull’uscita (Vout) La commutazione avviene decine o centinaia di migliaia di volte al secondo, cosicché Vout è continua e stabilizzata.

7 Struttura Un alimentatore switching è composto da: convertitore DC-DC
boost (incrementatore) buck (riduttore) inverting (invertente ed incrementatore) controllo e regolatore PFM (frequenza dell’attivazione) PWM (ampiezza dell’attivazione)

8 TIPOLOGIE DI CONVERTITORI DC-DC

9 Cosa sono Un convertitore DC-DC:
pretende una tensione continua in ingresso (Vin) fornisce una tensione continua in uscita (Vout), maggiore o minore di Vin e proporzionale al duty-cycle o ad una funzione ad esso riconducibile deve avere ingresso e uscita isolati galvanicamente tra loro (cioè con due masse separate ed indipendenti)

10 Boost Si ottiene Vout > Vin. Vout = Vin ∙ T/toff

11 Buck Si ottiene Vout < Vin. Vout = Vin ∙ δ

12 Inverting Si ottiene |Vout| > Vin. Vout = Vin ∙ ton/toff

13 TIPOLOGIE DI CONTROLLI E REGOLATORI

14 A cosa servono Confrontare Vout con un riferimento fisso
Attivare il convertitore DC-DC quando il carico richiede potenza Disattivare il convertitore DC-DC quando è sufficiente la carica accumulata  Pilotano il conv. DC-DC in funzione delle richieste del carico, ottimizzando il funzionamento, migliorando l’efficienza e aggiungendo controlli aggiuntivi (CC, UVLO…)

15 Pulse Frequency Modulation (PFM)
Modifica la frequenza degli impulsi che pilotano il MOS. f maggiore  potenza maggiore in uscita f minore  potenza minore in uscita

16 Pulse Width Modulation (PWM) – Voltage-Mode
Confronta la tensione di uscita con un riferimento fisso. Maggiore è la tensione richiesta in uscita, maggiore è δ. 2 1 1 2

17 PWM Current-Mode Per migliorare la sensibilità del controllo, si confronta la corrente sull’induttanza (convertita in tensione) con un riferimento fisso. Fondamentalmente il controllo, dopo la conversione, è uguale al PWM-VM.

18 Fine