Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 33) – Attenzione alle correnti di circolazione in un induttore SEPIC accoppiato – Parte 2
In questo Power Tip, continuerà la discussione iniziata nel Power Tip #32 – Parte 1 su come stabilire dei requisiti di induttanza di dispersione per un induttore accoppiato in una topologia SEPIC. Abbiamo già discusso del fatto che la tensione CA dei condensatori accoppiati viene impressa nell’induttanza di dispersione dell’induttore di accoppiamento. La tensione sull’induttanza di dispersione è in grado indurre un’elevata corrente di circolazione nell’alimentazione. Nella seconda parte verranno mostrati i risultati misurati su un alimentatore realizzato con un induttore ad accoppiamento lasco e uno ad accoppiamento stretto.

Fig. 1 – il convertitore SEPIC è in grado di eseguire il buck e il boost con un singolo interruttore
Il circuito mostrato in figura 1 è stato progettato e realizzato. Il circuito potrebbe essere utilizzato nel settore automotive. Qui viene presentata una tensione di ingresso che varia da 8 a 36 volt, al di sopra o al di sotto della tensione di uscita regolata, pari a 12 volt. Nel mercato automotive vengono preferiti i condensatori ceramici per diversi fattori, tra cui l’ampio intervallo di temperature, la lunga durata, la corrente di ripple elevata e l’elevata affidabilità. Di conseguenza, il condensatore di accoppiamento (C6) è ceramico. Ciò significa che verrà utilizzata un’elevata tensione CA rispetto ai condensatori elettrolitici e il circuito sarà più sensibile a valori ridotti dell’induttanza di dispersione.

Fig. 2 – La bassa dispersione (a destra) causa forti correnti di circolazione con un induttore accoppiato – (a) Accoppiamento lasco – (b) Accoppiamento stretto
I due induttori Coilcraft da 47 uH descritti in questo circuito: un dispositivo MSD1260 con un’induttanza di dispersione molto ridotta (0,5 uH) e un dispositivo MSC1278 con un’induttanza di dispersione elevata (14 uH). In figura 2 sono illustrate le forme d’onda della corrente primaria per i due induttori. A sinistra è rappresentata la corrente di ingresso (che entra nel pin 1 di L1) con l’induttore MSC1278, mentre a destra è rappresentata la forma d’onda della corrente di ingresso del dispositivo MSD1260. La corrente a sinistra rappresenta le normali aspettative. La corrente è principalmente CC, con un componente CA triangolare. La forma d’onda a destra rappresenta ciò che si ottiene esercitando tensioni CA elevate sul condensatore di accoppiamento e in caso di un valore ridotto di induttanza di dispersione. Il valore della corrente di picco è circa il doppio rispetto alla corrente di ingresso CC e la corrente RMS è superiore del 50% rispetto a quella utilizzata in caso di induttore a dispersione elevata.

Fig. 3 – Il dispositivo a dispersione elevata (MSC1278) produce un’efficienza maggiore grazie alle correnti ridotte
Naturalmente, il filtraggio dell’interferenza elettromagnetica (EMI) di tale alimentore, in cui viene utilizzato l’induttore ad accoppiamento stretto, sarà più problematica. Il rapporto delle correnti di ingresso CA tra i due progetti è di quasi cinque a uno, pertanto sarà necessaria un’attenuazione pari a 14 dB. Il secondo effetto di una corrente di circolazione così elevata riguarda l’efficienza del convertitore. Con il 50% in più di corrente RMS nell’alimentatore, si verificherà più del doppio delle perdite di conduzione. In figura 3 viene confrontata l’efficienza dei due diversi induttori in assenza di cambiamenti nel circuito. Entrambi i risultati si attestano al 90% circa in caso di conversione da 12 volt a 12 volt. Tuttavia, l’induttore ad accoppiamento lasco produce un’efficienza migliore dell’1-2% sull’intervallo di carico, sebbene disponga della medesima resistenza CC dell’induttore ad accoppiamento stretto.
Per ricapitolare, un induttore accoppiato in un convertitore SEPIC è in grado di ridurre le dimensioni e il costo dell’alimentatore. L’induttore non deve essere necessariamente ad accoppiamento stretto. Infatti, l’accoppiamento stretto comporterà un aumento delle correnti all’interno dell’alimentatore complicando il filtraggio di ingresso e compromettendo l’efficienza. Il modo più semplice per scegliere il valore dell’induttanza di dispersione accettabile è attraverso la simulazione. Tuttavia, è anche possibile determinare la tensione sul condensatore di accoppiamento, impostare una corrente con una ondulazione ammissibile e calcolare l’induttanza di dispersione minima.
Riferimenti
Betten, John; “SEPIC Converter Benefits from Leakage Inductance,” (Vantaggi del convertitore SEPIC dall’induttanza di dispersione) PowerPulse.net, maggio 2010.
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
Robert Kollman, Texas Instruments
Contenuti correlati
-
Ottimizzare elaborazione, rilevamento e controllo general purpose con le MCU Arm Cortex-MO+
Le MCU MSPM0 Arm Cortex-M0+ proposte da Texas Instruments offrono ai progettisti maggiori opzioni, più flessibilità di progettazione e una gamma più ampia di software e strumenti intuivi Leggi l’articolo completo su EO 512
-
Certificazione LEED Gold versione 4 per la nuova fabbrica di TI
Il nuovo stabilimento RFAB2 a Richardson di Texas Instruments (TI) ha ottenuto la certificazione LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) Gold nella versione 4 (v4). Questa certificazione, che riconosce la sostenibilità di progettazione, costruzione e funzionamento...
-
Da Texas Intruments nuovi sensori a effetto Hall e soluzioni a shunt integrato
Texas Instruments ha realizzato dei nuovi sensori di corrente che consentono di semplificare i progetti, migliorando al tempo stesso l’accuratezza. Questi nuovi prodotti sono stati progettati per una vasta gamma di tensioni di modo comune e temperature...
-
Nuovo webinar per i sistemi di ricarica EV da Mouser Electronics e Texas Instruments
Mouser Electronics e Texas Instruments hanno realizzato un nuovo webinar dal titolo “Come semplificare i progetti dei sistemi di ricarica EV con i microcontrollori C2000″. Il webinar live gratuito si terrà alle 15:00 CET del 27 giugno...
-
congatec ha aggiunto i processori di TI al proprio portafoglio di soluzioni
congatec ha aggiunto i processori di Texas Instruments (TI) alla sua gamma di soluzioni Arm. L’azienda ha precisato che la prima piattaforma disponibile sarà conga-STDA4, un modulo COM in formato SMARC equipaggiata con un processore TDA4VM basato...
-
Data center più sostenibili grazie all’efficienza termica
Le innovazioni nella progettazione dei semiconduttori e nelle tecnologie dei package stanno migliorando l’’efficienza nei data center di pari passo con l’aumento delle esigenze di potenza Leggi l’articolo completo su EO 510
-
GaN per il controllo motore
Il silicio (Si) ha raggiunto i suoi limiti teorici nelle applicazioni di potenza, richiedendo così nuovi materiali che presentino una maggiore efficienza, una migliore gestione termica e, possibilmente, permettano di ridurre i costi e le dimensioni. Il...
-
Tecnologia di pulizia a ultrasuoni degli obiettivi: alcuni concetti fondamentali
Questo articolo tratterà la tecnologia di pulizia a ultrasuoni degli obiettivi, nota come ULC (Ultrasonic Lens Cleaning), e il modo in cui può contribuire a tramutare in realtà le applicazioni di pulizia automatica delle telecamere Leggi l’articolo...
-
Lauterbach annuncia il supporto dei processori AM6xAx di Texas Instruments
Lauterbach ha annunciato il supporto da parte dei suoi strumenti di sviluppo TRACE32 delle serie di SoC AM62Ax, AM68A e AM69A di Texas Instruments. Questo comprende il debug simultaneo dei core eterogenei della CPU e l’acquisizione non...
-
La progettazione per alte tensioni di modo comune in moduli di ingresso analogici
In questo articolo vengono esaminate le fonti di segnali ad alta tensione di modo comune e i tipici requisiti industriali. Inoltre, vengono introdotte le implementazioni di isolamento del segnale e di scaling del segnale. È possibile applicare l’isolamento...