Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 14) – Il convertitore SEPIC permette di realizzare un efficiente alimentatore di polarizzazione

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 

Il SEPIC ha numerose caratteristiche che lo rendono più interessante di un flyback non isolato. Le oscillazioni del MOSFET e del raddrizzatore di uscita vengono controllate per ridurre l’interferenza elettromagnetica e lo stress di tensione. In molti casi, ciò permette di usare componenti funzionanti a tensioni più basse, che possono essere meno costosi e più efficienti. Inoltre, un SEPIC multiuscita migliora la regolazione incrociata tra le uscite e ciò potrebbe eliminare la necessità di una regolazione lineare.

Fig. 1 – Un convertitore SEPIC multiuscita

La figura 1 mostra un convertitore SEPIC che, analogamente a un flyback, ha un numero di parti minimo. In realtà, questo circuito diventa un flyback se si rimuove il condensatore di clamping C1, che fissa la tensione dei dispositivi a semiconduttore ai quali è collegato. Quando il MOSFET conduce, la tensione inversa su D1 è fissata dal condensatore attraverso il MOSFET; quando quest’ultimo è aperto, la tensione di drain aumenta finché D1 non conduce. Durante il tempo in cui l’interruttore è aperto, la sua tensione di drain è fissata da C1 attraverso D1 e C2. Un convertitore SEPIC con più uscite vincola i rapporti di spire degli avvolgimenti. Uno degli avvolgimenti secondari deve avere un rapporto di 1:1 rispetto al primario e C1 deve essere collegato a tale avvolgimento. Nel circuito esemplificativo illustrato nella figura 1, l’avvolgimento a 12 V ha un rapporto 1:1, ma si sarebbe anche potuto utilizzare l’avvolgimento a 5 volt.

 

Fig. 2 – Il SEPIC riduce drasticamente l’interferenza elettromagnetica e lo stress di tensione

 

 

 

Inoltre, le oscillazioni ad alta frequenza (>5 MHz) creerebbero problemi per il filtraggio dell’interferenza elettromagnetica. È stata misurata la regolazione incrociata dei due circuiti, che è risultata sostanzialmente migliore per il SEPIC. In entrambi, con l’uscita a 5 volt mantenuta a 5,05 volt, i carichi sono stati fatti variare da zero al valore massimo e la tensione di ingresso è stata impostata a 12 o 24 volt. Con il SEPIC, la tensione di uscita è rimasta costante a 12 volt entro una banda di regolazione del 10%, mentre con il flyback ha raggiunto 30 volt (ingresso di linea alto, carico nullo sui 12 volt, massimo carico sui 5 volt). L’efficienza era identica per le due configurazioni, ma avrebbe potuto essere migliore per il SEPIC se i componenti di alimentazione fossero stati selezionati coerentemente con gli stress di tensione più bassi.

Riepilogando, il SEPIC è un convertitore di notevole utilità per alimentatori non isolati: fissa lo stress di tensione del MOSFET a un valore uguale alla somma delle tensioni di ingresso e di uscita ed elimina l’interferenza elettromagnetica che invece si genera in un flyback. Lo stress di tensione ridotto può consentire l’utilizzo di componenti funzionanti a tensioni inferiori. In tal modo si ottiene un alimentatore più efficiente e meno costoso, mentre la ridotta interferenza elettromagnetica semplifica le prove di conformità del prodotto finale. Infine, se configurato come alimentatore a uscita multipla il SEPIC migliora la regolazione incrociata rispetto a un flyback.

L’argomento del prossimo numero sarà un semplice ed economico driver per LED.

Bibliografia
“No need to fear: SEPIC outperforms the flyback,” John Betten and Robert Kollman, Power Management DesignLine, January 25, 2006.
Per leggere numeri precedenti della rubrica “Suggerimenti sull’alimentazione” di Robert Kollman:
www.eo-web.it/webexclusive
Per ulteriori informazioni su questa e altre soluzioni per gli alimentatori, visitare: www.ti.com/power-ca
Per contattare Robert Kollman: powertips@list.ti.com

Robert Kollman, Texas Instruments

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