Appunti di Tecnologie e Progettazione - classe quarta

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alimentatori_switching

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alimentatori_switching [2020/12/13 18:19] – [Convertitore step-down o buck] adminalimentatori_switching [2020/12/13 18:28] – [Note applicative] admin
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 ===== Convertitore step-down o buck ===== ===== Convertitore step-down o buck =====
  
-Il convertitore DC-DC più utilizzato è quello //step down// (o //buck//) illustrato in figura. E' un convertitore non isolato usato per abbassare la tensione (step down) senza cambiarne il verso. La regolazione è affidata a un sistema di controllo che misura la tensione in uscita e regola di conseguenza il duty-cycle del PWM che comanda il componente usato come interruttore (un transistor BJT in figura).+Il convertitore DC-DC più utilizzato è quello //step down// (o //buck//) illustrato in figura. E' un convertitore non isolato usato per abbassare la tensione (step down) senza cambiarne il verso. La regolazione è affidata a un sistema di controllo che misura la tensione in uscita e regola di conseguenza il duty-cycle del segnale PWM che comanda il componente usato come interruttore (un transistor BJT in figura).
  
 {{:buck.png|convertitore step-down o buck}} {{:buck.png|convertitore step-down o buck}}
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 {{:buckonoff.png|circolazione della corrente nella fase ON e OFF in un convertitore step-down}} {{:buckonoff.png|circolazione della corrente nella fase ON e OFF in un convertitore step-down}}
  
-Dalle due figure notiamo anche che nello stato ON l'induttore è soggetto alla tensione costante V<sub>L</sub>=V<sub>i</sub> - V<sub>o</sub> mentre nello stato OFF alla tensione costante -V<sub>o</sub>((nell'ipotesi di diodo ideale con cdt nulla in conduzione)). Allora, per la legge di Ohm dell'induttanza, la corrente sull'induttore cresce e cala durante i due stati con pendenza costante((la pendenza corrisponde alla derivata della corrente e questa, secondo la legge di Ohm a inizio pagina, è proporzionale alla tensione applicata all'induttore, che in questo caso assume due valori costanti)) e il suo valore medio corrisponde alla corrente sul carico, come mostrato in figura((nella figura si assume Vi-Vo maggiore di Vo ma spesso non è questo il caso, ad esempio se Vi è circa 7V e Vo 5V). Il condensatore assorbe corrente nella fase ON e la eroga nella fase OFF mantenendo la corrente al carico costante. L'induttore, assorbendo ed erogando energia, è il componente che trasmette energia dall'ingresso al carico.+Dalle due figure notiamo anche che nello stato ON l'induttore è soggetto alla tensione costante V<sub>L</sub>=V<sub>i</sub> - V<sub>o</sub> mentre nello stato OFF alla tensione costante -V<sub>o</sub>((nell'ipotesi di diodo ideale con cdt nulla in conduzione)). Allora, per la legge di Ohm dell'induttanza, la corrente sull'induttore cresce e cala durante i due stati con pendenza costante((la pendenza corrisponde alla derivata della corrente e questa, secondo la legge di Ohm a inizio pagina, è proporzionale alla tensione applicata all'induttore, che in questo caso assume due valori costanti)) e il suo valore medio corrisponde alla corrente sul carico, come mostrato in figura((nella figura si assume Vi-Vo maggiore di Vo ma spesso non è questo il caso, ad esempio se Vi è circa 7V e Vo 5V)). Il condensatore assorbe corrente nella fase ON e la eroga nella fase OFF mantenendo la corrente al carico costante. L'induttore, assorbendo ed erogando energia, è il componente che trasmette energia dall'ingresso al carico.
  
 {{::vl-il-buck.png|tensione e corrente nell'induttore in un convertitore step-down}} {{::vl-il-buck.png|tensione e corrente nell'induttore in un convertitore step-down}}
Linea 105: Linea 105:
 ===== Convertitore step-up o boost ===== ===== Convertitore step-up o boost =====
  
-Il convertitore DC-DC boost è produce in uscita una tensione più grande di quella in ingresso ((la corrente in uscita, per ovvi motivi, sarà più bassa di quella in ingresso)). Per comprenderne il funzionamento esaminiamo lo schema seguente:+Il convertitore DC-DC boost produce in uscita una tensione più grande di quella in ingresso ((la corrente in uscita, per ovvi motivi, sarà più bassa di quella in ingresso)). Per comprenderne il funzionamento esaminiamo lo schema seguente:
  
 {{::boost.png|convertitore boost}} {{::boost.png|convertitore boost}}
Linea 172: Linea 172:
 Nel progetto di un alimentatore switching, per ottenere buone prestazioni ed evitare instabilità, bisogna prendere particolari accorgimenti sia nella scelta dei componenti che nel layout del circuito stampato. I problemi principali nascono dal fatto che i circuiti operano a frequenze elevate e con correnti impulsive. Nel progetto di un alimentatore switching, per ottenere buone prestazioni ed evitare instabilità, bisogna prendere particolari accorgimenti sia nella scelta dei componenti che nel layout del circuito stampato. I problemi principali nascono dal fatto che i circuiti operano a frequenze elevate e con correnti impulsive.
  
-Tra i componenti bisogna scegliere opportunamente i condensatori elettrolitici perché:+Tra i componenti bisogna scegliere i condensatori elettrolitici adatti perché questo tipo di condensatori:
   * hanno una resistenza serie equivalente (ESR) elevata che oltre a provocare perdite produce instabilità sulla tensione in uscita   * hanno una resistenza serie equivalente (ESR) elevata che oltre a provocare perdite produce instabilità sulla tensione in uscita
   * hanno una induttanza serie equivalente (ESL) che ne limita l'utilizzo ad alte frequenze   * hanno una induttanza serie equivalente (ESL) che ne limita l'utilizzo ad alte frequenze
alimentatori_switching.txt · Ultima modifica: 2022/03/07 08:46 da admin