EOP-452

13 / 16

POWER 10 - MARZO 2016 XIII
ri o diodi Shottky e al silicio.
La modulazione a larghezza
di impulso (PWM) permette il
controllo e la regolazione della
tensione di uscita. Questo ap-
proccio è anche impiegato in
applicazioni che coinvolgono
corrente alternata, compresi i
convertitori di potenza DC-AC
ad alta efficienza (inverter e
amplificatori di potenza), con-
vertitori di potenza AC-AC e al-
cuni convertitori di potenza AC-
DC. La tipologia di conversione
può essere lineare o switching. I
convertitori lineari sfruttano un
riferimento interno e regolano
la tensioni tramite un feedback di circuito. I convertito-
ri switch, invece, sono simili agli alimentatori switching,
dove la conversione viene fatta generalmente in virtù
di un induttore che immagazzina l’energia magnetica.
La tecnologia switching è molto più efficiente rispetto
a quella lineare e garantisce un aumento della durata
delle batterie dei dispositivi portatili. Uno svantaggio
dei convertitori a commutazione è il rumore elettrico
generato alle alte frequenze che comunque può essere
limitato con appositi filtri.
La figura 1 illustra diversi circuiti di convertitori DC-DC
comunemente usati, insieme con i loro rispettivi rap-
porti di conversione. In ogni esempio, l’interruttore è
realizzato utilizzando un MOSFET di potenza e diodi;
tuttavia, possono essere utilizzati altri interruttori a se-
miconduttore, come gli IGBT.
Il primo convertitore è il convertitore buck, che riduce
la tensione continua e il rapporto di conversione è M
(D) = D. In una topologia simile, noto come converti-
tore boost, le posizioni del commutatore e induttore
sono intercambiabili. Questo convertitore produce una
tensione di uscita V che è maggiore in ampiezza della
tensione di ingresso Vg. Il rapporto di conversione è M
(D) = 1/(1 - D). Nel convertitore buck-boost, il com-
mutatore collega alternativa-
mente l’induttore attraverso le
tensioni di ingresso e di uscita.
Questo convertitore inverte la
polarità della tensione e può
aumentare o diminuire l’am-
piezza della tensione (Fig. 2) in
uscita; il rapporto di conversio-
ne è M (D) = - D/(1 - D).
Il convertitore Cuk, invece,
contiene induttori in serie con
le porte di ingresso e di uscita del
convertitore. La rete di interruttori
collega alternativamente un conden-
satore agli induttori di ingresso e di
uscita. Il rapporto di conversione M
(D) è identico a quella del convertito-
re buck-boost. Il convertitore single-
ended primary inductance (SEPIC)
può anche aumentare o diminuire la
tensione. Tuttavia, esso non inverte la
polarità. Il rapporto di conversione
è M (D) = D/(1 - D). In molte appli-
cazioni DC-DC, sono richieste uscite
multiple e l’isolamento ingresso/
uscita per soddisfare standard di si-
curezza e fornire corrispondenze di
impedenze. Le topologie DC-DC de-
scritte in precedenza possono essere adattate per que-
ste caratteristiche; un esempio è il convertitore flyback
che può essere sviluppato come estensione del conver-
titore Buck-Boost (Fig. 3).
Circuiti integrati DC-DC
(acquistata nel maggio dello scorso anno da Mi-
crochip Technology) offre una serie di prodotti DC-DC
switching a bassa tensione per applicazioni in smartpho-
ne e tablet, fino ad alti livelli di 75V e 12A. Micrel offre
anche una linea di regolatori DC/DC altamente inte-
grati con induttori interni.
Ad esempio, MIC9130 è un controller PWM current-
mode che converte in modo efficiente le tensioni di
telecomunicazioni di -48V a livelli logici. MIC9130 per-
mette design di alimentatori ad alta efficienza oltre il
90% ad alte correnti di uscita, ha un duty cycle mas-
simo del 50% e il suo basso valore di corrente di ri-
poso (1.3 mA) garantisce un’elevata efficienza anche
a carichi leggeri. I convertitori DC/DC di sono
in grado di soddisfare le esigenze di miniaturizzazione,
basso profilo, alta efficienza, risparmio energetico e
design a basso rumore per apparecchiature industria-
li, delle telecomunicazioni, medicale, automotive, illu-
minazione e altro. Il modulo DC-DC
di Murata, Serie OKDx-T di tipo Pol
non isolato, è disponibile in tre diver-
si formati di package, con efficienza
dell’ordine del 97% e un ampio in-
tervallo di tensione di ingresso: 4.5 –
14V. La tensione di uscita della serie
OKDx-T è programmabile da 0.6 a 3.3
VDC. Convertitori POL o POE stanno
emergendo come soluzioni popolari
per le applicazioni in cui i circuiti ne-
Fig. 2 – Rapporto di tensione in funzione
del Duty Cycle
Fig. 3 – Convertitore FlyBack
DC/DC CONVERTER