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
-
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...