Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 35) – Ridurre gli effetti della capacità di accoppiamento del trasformatore
Avete mai progettato un convertitore flyback di piccola potenza con un rapporto di trasformazione elevato? Se sì, probabilmente avrete riscontrato problemi con la capacità di accoppiamento. In questo Power Tip saranno esaminate le tecniche per ridurre gli effetti della capacità che consentono il funzionamento a frequenze maggiori.
In figura 1 viene illustrato un circuito indicativo del problema. In questo trasformatore, abbiamo iniziato con un rapporto di trasformazione elevato (40:1) tra il secondario e il primario. Il trasformatore presenta una capacità distribuita tra l’avvolgimento secondario e massa. La tensione di switching elevata al secondario fa sì che la corrente fluisca nella capacità, che viene riflessa nuovamente verso il primario.
La capacità effettiva mostrata nel primario consiste nella capacità distribuita del secondario moltiplicata per il valore del rapporto di trasformazione al quadrato. Ad esempio, una capacità distribuita di 20 pF viene moltiplicata per 1600. Risulta così una capacità di 32 nF sul primario, che sarà responsabile di una perdita significativa. Ad esempio, a 100 kHz e con una tensione in ingresso pari a 12 volt, la perdita attribuita alla capacità è pari a circa 1 Watt in questo tipo di alimentazione da 4 Watt. Questa capacità rallenta la tensione del drain allo spegnimento del FET, riducendo il duty ciclo effettivo. Può inoltre causare una falsa attivazione della protezione di sovracorrente all’accensione del MOSFET.
Il segreto per ridurre la corrente che scorre attraverso la capacità è di ridurre al minimo il rapporto di trasformazione del trasformatore e la tensione che scorre lungo tale trasformatore. Esistono diversi modi per ridurre al minimo la tensione. Generalmente, nei circuiti ad alta tensione, gli avvolgimenti sono avvolti in layer. Con due layer, quando l’inizio e la fine si trovano sullo stesso lato della bobina, tra la prima e l‘ultima spira è presente la tensione di avvolgimento totale. Una tecnica per ridurre il gradiente tra le trasformazioni è denominata avvolgimento a “batteria”. I cavi sono avvolti come mostrato in figura 2. Questo metodo consente di ridurre significativamente la capacità limitando le tensioni tra gli avvolgimenti adiacenti. L’avvolgimento nelle sezioni con una bobina divisa è un’estensione di questo metodo.
Nel caso in cui la capacità continui a rappresentare un problema, è possibile utilizzare alcuni stratagemmi a livello di circuito. In figura 3 viene mostrato un esempio. In questo progetto i secondari sono stati divisi per fornire la metà della tensione dei secondari mostrati in figura 1 ma per ogni uscita ne sono stati collegati due in serie. La tensione CA media sull’avvolgimento di tensione inferiore rimane invariato, mentre la tensione CA media sull’avvolgimento superiore viene ridotta del 66%. Questo metodo consente di ridurre la capacità effettiva del trasformatore di circa la metà. Questo metodo può essere esteso ad altre sezioni, anche in caso di tensioni maggiori.
Ricapitolando, la capacità di accoppiamento può rappresentare un problema se vengono utilizzati rapporti di trasformazione elevati, in particolar modo nel caso di convertitori di piccola potenza in cui le perdite possono rappresentare una percentuale significativa della potenza di carico. Il segreto per la progettazione di un trasformatore a bassa capacità è di ridurre al minimo il rapporto di trasformazione e la tensione negli avvolgimenti adiacenti. Ciò può essere realizzato mediante avvolgimenti di sezione o a “batteria”. È inoltre possibile dividere gli avvolgimenti e aggiungere raddrizzatori e filtri per ridurre ulteriormente la capacità. La capacità effettiva verrà ridotta in base al numero di sezioni. Ad esempio, quattro sezioni riducono la capacità di un fattore pari a quattro.
Nel prossimo incontro discuteremo delle implicazioni sull’efficienza dei LED ad alta tensione nel settore dell’illuminazione.
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
-
Tecnologia GaN e MCU real-time di TI per il nuovo alimentatore per server di LITEON Technology
LITEON Technology ha scelto i FET GaN e i microcontroller real-time C2000 di Texas Instruments (TI) per il suo nuovo alimentatore per server (PSU) per il mercato Nordamericano. Questo PSU offre una densità di potenza di oltre...
-
Una nuova gamma di MCU con Arm Cortex-M0+ da Texas Instruments
Texas Instruments (TI) ha introdotto nella sua offerta di microcontrollori per uso generale una nuova serie di basata su Arm Cortex-M0+ dotata di un’ampia gamma di opzioni. Si tratta della famiglia di MCU MSPM0 che consente ai...
-
Progettazione delle catene di segnale per apparecchiature diagnostiche portatili
In questo articolo verranno illustrate due tipologie di catena di segnale utilizzate nelle apparecchiature diagnostiche portatili, ovvero l’amplificazione degli acidi nucleici (NAAT – Nucleic Acid Amplification Test) di tipo elettrochimico e di tipo ottico Leggi l’articolo completo...
-
Come creare un’esperienza audio sempre più coinvolgente nelle applicazioni automotive
L’impiego di altoparlanti a maggiore impedenza e l’implementazione del controllo di Classe H possono contribuire a sviluppare un sistema audio di peso inferiore, con tutti i vantaggi che ciò comporta Leggi l’articolo completo su EO 508
-
Guida tecnica ai convertitori dati
La conversione dei dati è una funzione essenziale che collega il mondo analogico a quello digitale. La conversione da analogico a digitale e da digitale ad analogico è presente nella maggior parte dei sistemi embedded. Dai sensori...
-
Sviluppo dell’intelligenza e elettrificazione per TI a embedded world 2023
A embedded world 2023 Texas Instruments (TI) presenterà le innovazioni nel campo dell’elaborazione e dell’elettrificazione embedded, compresi i nuovi microcontroller (MCU) e processori basati su Arm Cortex, nonché ulteriori tecnologie integrate in applicazioni per sistemi avanzati di...
-
Nuova fabbrica di TI nello Utah
Texas Instruments (TI) realizzerà una nuova fabbrica per wafer da 300 millimetri a Lehi, nello Utah. L’investimento previsto è di 11 miliardi di dollari e il nuovo impianto contribuirà a migliorare le economie di scala dell’azienda. La...
-
Webinar sull’alimentazione medicale da Mouser Electronics e TRACO Power
Martedì 7 marzo 2023, alle 15:00 CET, si terrà “How to power your medical application”, un webinar live gratuito di Mouser Electronics e TRACO Power dedicato all’alimentazione delle applicazioni per il settore medicale Mark Patrick, Direttore del...
-
Produzione industriale di nuova generazione con l’IIoT
La versione industriale dell’Internet of Things trasferisce i vantaggi di Industria 4.0 nel settore manifatturiero Leggi l’articolo completo su Embedded 87
-
Monitoraggio dello stato dei satelliti mediante amplificatori di rilevamento della corrente
Gli amplificatori di rilevamento della corrente costituiscono un elemento fondamentale di numerosi sistemi di monitoraggio dei satelliti che permettono di capire il loro comportamento dalla Terra Leggi l’articolo completo su EO 507