Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 42) – Dispositivi discreti: una valida alternativa ai MOSFET integrati (parte 1 di 2)
Nella progettazione delle soluzioni di alimentazione, molto spesso i progettisti devono affrontare il problema della limitazione alla corrente di comando disponibile dal proprio circuito integrato di controllo o della dissipazione eccessiva di alimentazione presente nello stesso, a causa delle perdite provenienti dal comando di gate. Per contrastare tali problemi, vengono spesso utilizzati driver esterni. I produttori di semiconduttori (tra cui TI) dispongono di soluzioni basate su driver MOSFET pronte all’uso, sotto forma di circuiti integrati. Tuttavia, tale approccio si rivela in genere costo Spesso la soluzione può essere basata su componenti discreti al costo di pochi centesimi.
Lo schema in figura 1 mostra una coppia di inseguitori di emettitore NPN/PNP, utilizzabile per limitare l’uscita di un circuito integrato di controllo. Ciò incrementa potenzialmente la capacità di comando del controller e sposta la dissipazione della potenza di comando sui componenti esterni. Molti ritengono che questo particolare circuito non sia in grado di erogare una corrente di comando sufficiente.
Come mostrato nelle curve hfe della figura 2, i produttori non forniscono in genere dati superiori a 0,5 A per tali dispositivi a bassa corrente. Tuttavia, il circuito presenta una disponibilità di corrente ben superiore a 0,5 Amp, come mostrato nella forma d’onda scope riportata in figura 1. Per questa forma d’onda, il buffer è stato azionato con una sorgente da 50 Ohm e caricato con un condensatore da 0,01 uF collegato in serie con un resistore da 1 Ohm.
La traccia mostra la tensione presente tra il resistore da 1 Ohm, pertanto la scala sul grafico è pari a 2 Amp per divisione. Tale figura mostra inoltre che il modello MMBT2222A è in grado di erogare quasi 3 Amp, mentre il modello MMBT3906 si attesta a una dissipazione di 2 Amp.
Nella realtà, i transistor verrebbero accoppiati ai relativi complementi (MMBT3904 per 3906 e MMBT2907 per 2222). Queste due soluzioni sono stati mostrate a scopo di confronto. Sono inoltre disponibili dispositivi con una capacità di corrente superiore e con valori hfe superiori, come la coppia FMMT618/718, che presenta un valore hfe quasi pari a 100 a 6 Amp di corrente (Fig. 2). Pur non essendo dotati dell’eleganza di un driver integrato, i modelli discreti rappresentano soluzioni economiche con capacità ottimizzate sia dal punto di vista termico che della cdriving capability.
La figura 3 mostra una variazione al buffer semplice che consente di superare un limite di isolamento. Un trasformatore di livello di segnale viene azionato mediante un segnale di comando bipolare simmetrico. Il secondario del trasformatore viene utilizzato per generare potenza per il buffer oltre che per emettere il segnale di ingresso al buffer. I diodi D1 e D2 raddrizzano la tensione dal trasformatore mentre i transistor Q1 e Q2 limitano l’impedenza di uscita del trasformatore per fornire grandi impulsi di corrente, da utilizzare per caricare e scaricare il gate di un FET collegato attraverso l’uscita. Tale circuito è estremamente efficace e presenta un duty cycle del 50% (vedere il segnale di comando inferiore in Fig. 3), dato che azionerà il gate del FET negativo e fornirà un rapido spegnimento, riducendo al minimo le perdite di commutazione. Ciò lo rende ideale per il convertitore a ponte interno con variazione di fase.
Se si utilizza una forma d’onda di comando superiore al 50% (Fig. 3), considerare la possibile soluzione per il trasformatore. Ciò contribuisce a evitare un’accensione errata del FET a causa delle oscillazioni transitorie successive alle transizioni. Una transizione quasi inesistente può portare a oscillazioni transitorie legate alla capacità secondaria e all’induttanza di dispersione, oltre che produrre una tensione positiva dal trasformatore.
Riassumendo, i driver discreti consentono di ottenere notevoli risparmi. Circa 0,04 centesimi di dollari di investimento in componenti discreti equivalgono a un investimento oltre dieci volte superiore in circuiti integrati per driver. I driver discreti possono fornire correnti di comando superiori a 2 Amp, allegerendo il compito del integrato di controllo. Inoltre, eliminano le elevate correnti di commutazione dai circuiti integrati di controllo, ottimizzando le prestazioni di regolazione e rumore.
Nel prossimo incontro saranno discussi i semplici circuiti di comando di gate FET, analizzando le unità per raddrizzatori sincroni.
Per ulteriori informazioni su questa e altre soluzioni per gli alimentatori, visitare: http://www.ti.com/power-ca
Per contattare Robert Kollman: powertips@list.ti.com
Leggi tutti i corsi
Robert Kollman, Texas Instruments
Contenuti correlati
-
Costruire un sensore di parametri vitali senza contatto per più pazienti per uso domestico
Con un sensore radar a onde millimetriche (mmWave) è possibile rilevare movimenti minimi, persino dal torace di un paziente (quindi i parametri vitali), movimenti a letto o addirittura monitorare più pazienti in una volta sola Leggi l’articolo...
-
Analog Devices: un nuovo driver per il controllo dei FET GaN
LT8418 è un nuovo driver GaN half-bridge da 100 V di Analog Devices progettato per semplificare l’implementazione dei FET GaN. Questo componente può essere configurato in topologie sincrone half-bridge e full-bridge, oppure in topologie buck, boost e...
-
Nuove gamme di dispositivi GaN da Texas Instruments
Texas Instruments (TI) ha presentato due nuove gamme di dispositivi di conversione di potenza che consentono di ottenere maggiori densità di potenza. I nuovi stadi di potenza integrati al nitruro di gallio (GaN) da 100 V di...
-
Diagnostica di carico avanzata per ridurre i tempi di downtime
Il rilevamento della corrente è una soluzione diagnostica del carico che, una volta aggiunta a una rete di distribuzione della potenza 24 VCC, permette di migliorare la raccolta dei dati, rendendo possibile diagnosticare correnti di sovraccarico, rotture...
-
Implementazione di un master IO-Link con temporizzazione deterministica
Questo articolo affronterà l’argomento dell’implementazione di master IO-Link ad alte prestazioni in sistemi industriali per ottenere tempi di ciclo precisi e latenza deterministica Leggi l’articolo completo su Embedded 91
-
Texas Instruments presenta nuovi chip automotive
Texas Instruments (TI) ha presentato a CES2024 i suoi nuovi semiconduttori progettati per migliorare la sicurezza e l’intelligenza nel settore automotive. Il chip sensore radar a onde millimetriche AWR2544 a 77 GHz è il primo nel settore...
-
Le più recenti soluzioni di alimentazione di ADI disponibili da Farnell
Farnell ha annunciato la disponibilità dei più recenti circuiti integrati di gestione dell’alimentazione e dei convertitori di Analog Devices (ADI). Tra i nuovi prodotti ci sono, fra l’altro, il regolatore μModule LTM8080 40VIN, in grado di fornire...
-
TI espande la sua gamma di FET GaN
Texas Instruments (TI) ha annunciato di aver ampliato la sua gamma di prodotti basati su tecnologia GaN con nuovi FET con gate driver integrati, tra cui i dispositivi LMG3622, LMG3624 e LMG3626, che permettono di raggiungere velocità...
-
2024: buone prospettive per i semiconduttori
Il mercato globale dei semiconduttori si trova in una fase di solida inversione di tendenza. Questa è l’opinione degli analisi di WSTS, che hanno rivisto al rialzo i dati relativi alla crescita del 2° trimestre 2023 rispetto...
-
Un pacchetto di driver Open-Source nativo Python per la strumentazione da Tektronix
Tektronix ha introdotto un pacchetto di driver per strumenti Python Open-Source. Questo pacchetto, chiamato tm_devices, è disponibile gratuitamente e offre un’esperienza utente nativa in Python per l’automazione degli strumenti. tm_devices è progettato per funzionare su un’ampia gamma...