POWER 1 - APRILE 2013
XX
Power
circuito accordato LLC, trasformatore, rettificatore, fil-
tro e carico. Un feedback loop controllato digitalmente
per un convertitore risonante LLC, usato in applicazioni
di telecomunicazioni, è mostrato in figura 3. Nelle te-
lecomunicazioni, il convertitore LLC è ampiamente
utilizzato come il convertitore DC/DC a seguire un
circuito Power Factor Correction (PFC) in un sistema
AC-DC. La tensione PFC tipica d’uscita di circa 400V
può essere direttamente alimentato nel convertitore.
L’ampia gamma di input consente l’uso di conden-
satori bulk più piccoli. Le specifiche di progettazio-
ne sono riassunte in tabella 1. Con prestazioni di 40
MIPS e periferiche di potenza intelligenti, un dsPIC33FJ
GS fornisce la potenza di calcolo digitale nel convertito-
re risonante. Le periferiche includono high-speed 16-bit
PWM con caratteristiche che comprendono una risolu-
zione di 1 ns per ciclo e uscite phase-shiftable.
Il progetto di riferimento per i circuiti switching usa u-
na topologia half-bridge cosi che la tensione half-bridge
oscilla tra 0V e Vd di 400 Vdc nominali. Il circuito accor-
dato risonante è composto da condensatore, induttore,
e l’induttanza di magnetizzazione, del trasformatore iso-
lato per ridurre i costi di sistema eliminando la necessità
di induttori esterni. Questo schema può anche usare le
dispersioni di induttanza dei trasformatori come secon-
do induttore ed eliminare un altro induttore esterno per
un ulteriore risparmio.
Se perfettamente accordato sulla frequenza di switching,
il circuito risonante presenta impedenza finita alla fre-
quenza fondamentale e impedenza molto elevata a tutte
le altre armoniche. L’impedenza del circuito accordato
di risonanza causa uno sfasamento tra tensione e corren-
te, che consente che si verifichi lo ZVS. La figura 4 mo-
stra lo ZVS dei MOSFET primari.
Il lato secondario è stato progettato utilizzando un retti-
ficatore sincrono, in sostituzione dei diodi, per ridurre
perdite di conduzione nel secondario. Questo riduce sia
la resistenza diretta (Rf) sia le perdite dovute alla tensio-
ne diretta dei diodi. La figura 5 mostra la forma d’onda
switching per il rettificatore sincrono.
Per la rettificazione sincrona, il digital control inizia lo
switching dei FET senza richiedere circuiteria di rileva-
mento di corrente sul secondario. Questo si traduce in u-
na migliore efficienza e ridotti costi su progetti di rettifi-
catori full-wave. La figura 6 mostra l’efficienza attraverso
il range di corrente di carico. L’efficienza dell’LLC a due
differenti tensioni operative di input mostra la sua sensi-
bilità verso la tensione di input. Oltre l’80% di efficienza
è raggiunta con una corrente di carico sull’output infe-
riore a 2A, mentre, ad un carico maggiore, la massima
efficienza è del 95% ed estremamente piatta tra 7 e 17A.
Tra i benefici aggiuntivi ci sono un incremento di flessi-
bilità per lo schema di compensazione, attraverso l’uso
del DSC per implementare un soft-start per il control-
lo del duty-cycle. Dato che il power-conversion control
è implementato con semplici software programmabili,
questo fornisce ai progettisti la possibilità di modificare
facilmente o adattare il loro progetto, o aggiungere nuo-
ve caratteristiche cost-effective e in grado di creare valo-
re. La precisione del controllo digitale migliora anche
l’affidabilità degli alimentatori.
La combinazione dei vantaggi tra i convertitori risonan-
ti LLC e controllo digitale attraverso i DSC consente ai
progettisti di migliorare l’efficienza energetica nei con-
vertitori DC-DC per telecomunicazioni e altre applica-
zioni di media ed elevata potenza. Mentre i convertitori
risonanti LLC possono ridurre le perdite di potenza, il
controllo digitale incrementa l’affidabilità, l’efficienza e
la flessibilità intrinseca del convertitore. Lo schema di
riferimento proposto fornisce una base dalla quale i pro-
gettisti possono ottenere convertitori di maggiore effi-
cienza e un time to market ridotto.
Ulteriori letture sull’argomento
Una più dettagliata descrizione dello schema di ri-
ferimento utilizzante il dsPIC DSC è disponibile nella
nota applicativa
AN1336 di Mi-
crochip Techno-
logy:
DC/DC
LLC RESONANT
CONVERTER Re-
ference Design
Fig. 6 - Efficienza sul range di carico di corrente
1...,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19 21,22,23,24,25