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POWER 10 - MARZO 2016
XI
TRANSITORI
i componenti modulari per adattare diverse tecno-
logie di amplificazione di potenza, livelli di poten-
za, o caratteristiche delle sorgenti di alimentazione.
Questo metodo risulta particolarmente efficace nel
momento in cui l’offerta di componenti modulari è
in grado di coprire l’intera gamma di sorgenti e ca-
richi utilizzando un numero minimo di componenti
esterni (Fig.2).
Un moderno sistema RF trasmette in modalità
“burst” (ripetizioni di treni d’impulsi). Sebbene il
segnale trasmesso possa essere una codifica di dati
digitali, il segnale codificato è intrinsecamente ana-
logico. Rapide perturbazioni d’ampiezza nella lar-
ghezza di banda dell’inviluppo del segnale possono
manifestarsi come prodotti da distorsione del segna-
le e degradare la qualità del canale di trasmissione.
Questo peggioramento può manifestarsi sotto forma
di perdita di pacchetti dati, fatto questo che riduce
di fatto il throughput dei dati stessi e, in casi estre-
mi, dando luogo a una velocità di trasmissione dati
insufficiente a supportare certe applicazioni quali ad
esempio lo streaming video.
I sistemi di trasmissione operanti in modalità “burst”
richiedono quindi un’elevata fedeltà delle forma
d’onda nel momento in cui assorbono elevate cor-
renti transitorie da parte del sottosistema di poten-
za. Durante le rapide transizioni della forme d’onda
della corrente, il sottosistema di potenza dovrebbe
limitare il più possibile la perturbazione della tensio-
ne di uscita. Disturbi residui della tensione di uscita
possono presentarsi come variazioni nel segnale RF
di uscita con una piccola attenuazione.
Metodi “drastici” per mantenere costante la tensione
di uscita, come ad esempio l’aggiunta di condensato-
ri “bulk”, di solito risultano inefficienti nel momento
in cui sono presenti rapide variazioni (DI/dt) della
corrente di carico. Tuttavia, condensatori con ESR
ultra-basso che possono alimentare carichi carat-
terizzati da elevati valori di DI/dt evidenziano una
scarsa densità volumetrica. D’altro canto, elevati va-
lori della costante dielettrica K garantiscono elevate
capacità in piccoli volumi ma a scapito di un ESR più
elevato e di un tempo di risposta più lento a variazio-
ni a gradino della corrente di carico.
Un approccio più efficace è quello di utilizzare ar-
chitetture di conversione di potenza che intrinseca-
mente mostrino basse impedenze AC di uscita. Le ca-
tene dei dispositivi di potenza (power train) operanti
a elevate frequenze di commutazione e in grado di
assicurare una regolazione su base ciclica (cycle-by-
cycle) minimizza-
no la dipendenza
dei
convertitori
dai condensatori
di tipo “bulk” dalle
loro caratteristiche
AC.
Progetti che richie-
dono una potenza
di uscita ridotta, per esempio quelli relativi alle pi-
cocelle e simili, possono dimensionare l’uscita del
“power train” in modo da poter gestire in maniera
efficace i picchi di corrente di carico. Abbinati ai con
metodi di controllo intrinsecamente a basso rumore,
quali la commutazione a tensione nulla (zero-voltage
switching), gli stadi di potenza di uscita possono mi-
nimizzare la dipendenza dai condensatori “bulk” nei
confronti dei transitori della corrente di alimenta-
zione.
Le topologie di “power train”, come i convertitori
SAC (Sine Amplitude Converter) forniscono una tra-
sformazione della tensione. Tipici esempi di compo-
nenti del “power train” basati su SAC sono il moltipli-
catore di corrente VTM di Vicor, che può fornire fino
a 130 A di corrente con un’efficienza massima del
96%. Un approccio pionieristico al “mix and match”
di questi componenti è la Vicor Power Component
Design Methodology. Questa tecnica consente agli
sviluppatori di applicazioni di potenza di abbinare i
componenti i componenti di potenza per soddisfare
in modo flessibile le esigenze di un’ampia gamma di
applicazioni minimizzando il tempo richiesto per la
progettazione dei sottosistemi di potenza (Tab. 2).
Riferimenti
(1)
The zettabytes era — trends and analysis, Cisco Sys-
tems, Maggio 2013
(2)
Croteau, John: The Path to Mainstream GaN Com-
mercialization in RF and Microwave Applications, Macom,
Gennaio 2014
(3)
Aichele, David: Emerging Market Opportunities for
GaN, International Microwave Symposium, Giugno 2012
Gallium Nitride (GaN) Microwave Transistor Technology
Tab. 2 - Applicazioni RF ed esempi di componenti del power-train