Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 17) – Determinazione dello snubber per un convertitore flyback

Dalla rivista:
Elettronica Oggi
La figura 1 mostra lo stadio di alimentazione del convertitore flyback e la forma d’onda di tensione del MOSFET al primario. Questo convertitore funziona immagazzinando l’energia nell’induttanza primaria di un trasformatore e trasferendola al secondario quando il MOSFET si apre. Spesso è necessario uno snubber quando il MOSFET va in interdizione, in quanto l’induttanza di dispersione del trasformatore fa sì che la tensione di drain aumenti oltre la tensione di uscita accoppiata (Vreset).
L’energia immagazzinata nell’induttanza di dispersione può produrre l’effetto valanga nel MOSFET, per cui si aggiunge un circuito di clamping della tensione composto da D1, R24 e C6, che fissa la tensione a un valore dipendente dalla quantità di energia esistente nell’induttanza di dispersione e dalla dissipazione di potenza nel resistore: una resistenza inferiore riduce la tensione di clamping, ma aumenta la perdita di potenza.
La figura 2 mostra le forme d’onda della corrente nel primario e nel secondario del trasformatore. Il circuito a sinistra è lo schema semplificato dello stadio di alimentazione quando il MOSFET è in conduzione. La corrente d’ingresso aumenta attraverso l’induttanza di dispersione e quella mutua, collegate in serie. Il circuito a destra, anch’esso semplificato, corrisponde al periodo di interdizione, durante il quale la tensione si è invertita sino al punto che il diodo di uscita e quello di clamping sono polarizzati direttamente. Il circuito include anche il condensatore di uscita e il diodo accoppiati al primario.
È interessante il fatto che si possa calcolare la relazione di variazione inversa tra la tensione di clamping e la dissipazione di potenza nello snubber. Come illustrato nella figura 2, la potenza assorbita dal circuito di clamping è uguale al prodotto del valore medio della corrente nel diodo di clamping e della tensione di clamping (supponendo che quest’ultima sia costante). Nell’equazione possiamo individuare il termine ½ * F *L * I2, correlato alla potenza di uscita di un convertitore flyback discontinuo. In questo caso, l’induttanza è quella di dispersione. Il risultato è un po’ sorprendente, nel senso che la perdita di potenza non corrisponde semplicemente all’energia immagazzinata nell’induttanza di dispersione; è sempre maggiore, ma dipende dalla tensione di clamping. La figura 3 mostra questa relazione. Il grafico rappresenta la perdita, normalizzata rispetto all’energia esistente nell’induttanza di dispersione, in funzione del rapporto tra la tensione di clamping e quella di reset. A valori elevati della tensione di clamping, la perdita nello snubber è prossima all’energia nell’induttanza di dispersione. A mano a mano che diminuisce la tensione di clamping a causa della riduzione della resistenza, l’energia viene trasferita dall’uscita principale e la dissipazione nello snubber aumenta drasticamente: a un valore di 1,5 del rapporto Vclamp/Vreset, è quasi il triplo della perdita risultante dall’energia immagazzinata nell’induttanza di dispersione.
Riepilogando, l’induttanza di dispersione di un convertitore flyback può creare uno stress di tensione inaccettabile sull’interruttore di alimentazione. Uno snubber RCD può limitare questo stress; tuttavia, esiste una relazione di variazione inversa tra la tensione di clamping e la dissipazione di potenza nello snubber.
Nel prossimo numero della rubrica esamineremo la precisione di un divisore di tensione.
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
Per ulteriori informazioni su questa e altre soluzioni per gli alimentatori, visitare www.ti.com/power-ca
Robert Kollman, Texas Instruments
Contenuti correlati
-
Compromessi e tecnologie per aumentare la densità di potenza
Un aspetto fondamentale per una progettazione di successo è spesso la riduzione delle dimensioni dell’alimentatore. Lo spazio è limitato. La pressione a ottenere di più con minore dispendio di risorse è costante. Più in generale, la miniaturizzazione...
-
Da TI un chipset per la pulizia automatica a ultrasuoni degli obiettivi di telecamere e sensori
Il nuovo chipset ULC di TI (Texas Instruments) è stato realizzato appositamente per la pulizia automatica a ultrasuoni (ULC, Ultrasonic Lens Cleaning) degli obiettivi. Con questi componenti diventa possibile a telecamere e fotocamere il rilevamento e la...
-
TDK-Lambda: alimentatori esterni AC-DC per applicazioni medicali e industriali
La famiglia di alimentatori TDK-Lambda DTM è stata ampliata con due nuove serie, siglate rispettivamente DTM70 (70w) e DTM160 (160w). Questi alimentatori CA-CC compatti, utilizzabili per applicazioni medicali e industriali, sono disponibili in varie classi di potenza...
-
Elevata accuratezza per i nuovi monitor per batterie automotive di TI
I nuovi monitor per batterie e battery pack di Texas Instruments (TI) destinate al settore automotive sono caratterizzati da una elevata precisione di misura che permette di ottimizzare l’autonomia di marcia dei veicoli elettrici e ne consente...
-
Sei nuove configurazioni per gli alimentatori TDK-Lambda GENESYS+
TDK Corporation ha presentato sei nuovi modelli di alimentatori TDK-Lambda da 7,5 kW Serie GENESYS+. Questa espansione offre scelte incrementali e continue per la tensione e la corrente di uscita che vanno da 0-20 V/375 A a...
-
Chicony Power e TI collaborano per alimentatori di nuova generazione
Chicony Power e Texas Instruments (TI) hanno collaborato ad un progetto per realizzare un alimentatore di nuova generazione particolarmente compatto e caratterizzato da un’efficienza fino al 94%. Chicony Power infatti ha utilizzato la soluzione GaN flyback a...
-
TI estende la sua offerta di prodotti per l’industria aerospaziale
Texas Instruments ha ampliato la gamma di semiconduttori analogici per uso spaziale con package plastici. TI ha introdotto infatti nuovi convertitori analogici-digitali (ADC) che soddisfano la qualifica SHP (Space High-grade in Plastic) e ha anche aggiunto nuove...
-
Proiezione dinamica di immagini al suolo con tecnologia DLP per illuminazione esterna degli autoveicoli
La capacità della tecnologia DLP di proiettare contenuti dinamici al suolo o su altre superfici intorno al veicolo offre una gran varietà di vantaggi, tra cui la possibilità di comunicazione tra veicoli e pedoni e la trasmissione...
-
Soluzioni Green: un aiuto all’IoT
I progressi nell’Energy Harvesting e nelle tecnologie a basso consumo riducono la dipendenza dei dispositivi IoT da batterie e cavi Leggi l’articolo completo su EO 506
-
Come misurare la corrente su più decadi in applicazioni BMS a 48 V
Le problematiche da affrontare per la misura della corrente su un massimo di cinque decadi e i metodi per risolverli in modo efficace Leggi l’articolo completo su EO 506