Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 38) – Un semplice circuito latch per proteggere le alimentazioni

Avete mai avuto bisogno di un semplice e conveniente circuito latch? Nella figura 1 ne è illustrato uno in grado di proteggere le alimentazioni dai guasti utilizzando solo componenti particolarmente economici. In sostanza, si tratta di un raddrizzatore a semiconduttore controllato (SCR) implementato tramite componenti discreti. I due transistor sono normalmente spenti. Per attivare il latch, è sufficiente pilotare la base del PNP verso il basso o la base dell’NPN verso l’alto finché non si accenda uno dei transistor. In questo modo viene a crearsi un flusso di corrente di collettore e si accende l’altro transistor. Il primo transistor diventa conseguentemente attivo. Il circuito esercita il latch in modo rigenerativo. Poiché la corrente è limitata solo dall’impedenza di alimentazione e dalle caratteristiche dei transistor, il circuito è in grado di scaricare un condensatore in modo rapido e veloce.

Fig. 1 – Un raddrizzatore SCR con corrente di mantenimento controllata costruito utilizzando componenti discreti

Un’interessante caratteristica di questo circuito è data dalla possibilità di stabilire la corrente di mantenimento del raddrizzatore SCR scegliendo i valori dei resistori. Affinché il latch rimanga attivo dopo l’accensione, la tensione tra le due giunzioni dell’emettitore base deve essere sufficiente a mantenerle attive (circa 0,7 volt). Di conseguenza, il circuito opera il latch se viene alimentato con una corrente pari ad almeno Vbe / R1 + Vbe / R2. Se il latch è collegato attraverso un condensatore alimentato con una corrente ridotta, scaricherà il condensatore. Una volta che la corrente del circuito scende al di sotto di quella di mantenimento, il circuito si spegne.

Nella figura 2 viene indicata una posizione in cui è possibile utilizzare vantaggiosamente il circuito. Si tratta di un convertitore flyback con ingresso a bassa tensione e uscita a 48 volt in cui viene utilizzato un raddrizzatore SCR per spegnere l’alimentazione qualora un guasto nella circuiteria di controllo causi una sovratensione di uscita.

Fig. 2 – Il raddrizzatore SCR può essere programmato in modo che eserciti il latch oppure no

Quando si applica per la prima volta una tensione di ingresso al circuito, la corrente tra R3 e R4 carica il condensatore buck C3. Quando la tensione nel condensatore C3 diventa sufficientemente alta, il circuito integrato di controllo entra in funzione spegnendo il FET della corrente di commutazione Q3 e trasferendo energia all’uscita. La tensione di uscita viene regolata dalla corrente di controllo in U1, che regola l’energia trasferita attraverso il trasformatore. Questo circuito fornisce una protezione da sovratensione isolata attraverso U3. Gli zener D5 e D6 vengono scelti in modo da non essere conduttivi durante il normale funzionamento. In caso di sovratensione, tuttavia, inizieranno a condurre corrente forzandola attraverso l’accoppiatore ottico U3 che attiverà il latch, formato da Q4 e Q5. Il latch scaricherà il condensatore di polarizzazione C3 e U2 cesserà di funzionare quando la tensione in VDD raggiungerà il punto di blocco di sottotensione di U2.

Il latch continuerà a scaricare il condensatore di polarizzazione finché la tensione non raggiunge un valore prossimo a 1 volt. È a questo punto che diventano importanti i valori di R3, R4, R14 e R16. R3 e R4 limitano la corrente disponibile dalla rete di ingresso, mentre R14 e R16 determinano la quantità di corrente di mantenimento necessaria per il latch. Se i valori di R14 e R16 sono piccoli, il latch si disattiva e il condensatore di polarizzazione si ricarica, mentre l’alimentazione tenta di fornire nuovamente potenza di uscita.

Questa scelta implica che in caso di guasto verranno eseguiti tentativi continui. Se invece i valori dei resistori sono sufficientemente alti, il latch rimane attivo e la corrente dovrà attraversare un ciclo per essere reimpostata. In questo caso, quindi, non verranno effettuati tentativi continui. Un altro importante componente di questo circuito è R5, che limita la potenza di polarizzazione dopo l’attivazione del latch. Di solito, questo componente è necessario per impedire il rilevamento dei picchi della tensione di polarizzazione.

Questo circuito, attivabile tramite un fronte di salita o di discesa, può essere utilizzato in diversi modi. È ad esempio possibile implementare la protezione da sovratensione sul lato primario collegando uno zener tra la tensione di polarizzazione e la base di Q5. Come driver per la base di Q4, è utilizzabile un sensore di temperatura con una transizione NGT (negativa). In alternativa, è possibile utilizzare un condensatore sul lato secondario per fornire un latch da sovracorrente particolarmente accurato tramite un accoppiatore ottico simile a quello mostrato nella figura 2.

Per riepilogare, questo latch, costruito spendendo 0,03 dollari per i transistor, è estremamente versatile. Può essere attivato tramite transizioni negative o positive e può operare o meno il latch a seconda dei valori dei resistori scelti. Nel prossimo incontro si confronteranno i tempi di risposta ai transitori di alimentazioni discontinue e di alimentazioni continue. Verrà inoltre dimostrato che l’efficienza non è l’unico motivo per utilizzare un raddrizzatore sincrono.

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

• 
  USB Power Delivery: efficienza e convenienza per l’infotainment a bordo veicolo

  I controllori USB PD di TI sono una soluzione su chip singolo che permette di migliorare l’efficienza e la densità di potenza dei prodotti USB destinati al mondo automotive Leggi l’articolo completo su EO Power 36
• 
  Il nuovo centro di distribuzione dei prodotti di TI

  Texas Instruments (TI) ha aperto un nuovo centro per la distribuzione dei prodotti a Dreieich, nei pressi di Francoforte. Il nuovo impianto, che ha un’estensione di 9.000 metri quadrati, dispone di nuove funzionalità di automazione. Può infatti...
• 
  Progettazione di un circuito di precarica attiva con condensatore DC-Link ad alta tensione

  Questo articolo presenta il processo di progettazione necessario per calcolare gli adeguati valori dei componenti che contribuiscono a ottenere il profilo di carica desiderato Leggi l’articolo completo su EO 521
• 
  I miglioramenti nella tecnologia RFID danno origine a nuove applicazioni

  L’identificazione a radiofrequenza (RFID) è una tecnologia consolidata che viene impiegata da molti anni, con l’introduzione dei primi esempi di transponder RF passivi che risale agli anni 70. Probabilmente la usate tutti i giorni senza accorgervene, ma...
• 
  TI presenta i suoi nuovi PLD

  Texas Instruments (TI) ha presentato nuovi dispositivi a logica programmabile (PLD) che permettono di semplificare e velocizzare lo sviluppo di progetti di dispositivi logici per qualsiasi tipo di applicazione. È possibile integrare fino a 40 combinazioni e...
• 
  Come migliorare la sicurezza negli inverter di trazione dei veicoli elettrici

  I progettisti di veicoli elettrici possono aumentare la sicurezza e l’affidabilità dei sistemi a inverter di trazione monitorando la soglia di tensione del gate Leggi l’articolo completo su EO520
• 
  Finanziamenti per 1,6 miliardi per Texas Instruments

  Texas Instruments (TI) ha firmato un memorandum d’intesa preliminare non vincolante con il Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti per un finanziamento diretto fino a 1,6 miliardi di dollari. Questa operazione rientra nell’ambito del CHIPS and Science...
• 
  Un processore con LPDDR4 integrata accelera lo sviluppo di applicazioni

  Il System-in-Package rappresenta una valida scelta di progettazione e può essere determinante per lo sviluppo di svariate applicazioni e dispositivi di tipo general purpose, nonché per soluzioni compatte e ad alte prestazioni Leggi l’articolo completo su EO519
• 
  I vantaggi dell’analogico e del digitale per la soluzione LogiCoA di ROHM

  ROHM ha creato LogiCoA, una innovativa soluzione di alimentazione per apparecchiature industriali e consumer di piccola e media potenza (da 30 W a 1 kW) che fornisce le stesse funzionalità degli alimentatori con controllo completamente digitale a...
• 
  Progettazione di un’applicazione per supportare ampi intervalli di tensione di ingresso e della batteria

  Oltre a contribuire a ridurre i tempi di progetto, l’utilizzo di un caricabatterie ad ampio VIN e ampia VOUT permette di valutare nuove tecnologie, come la ricarica bidirezionale a energia solare Leggi l’articolo completo su EO519