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C.C./C.C. CONVERSION Uno sguardo alle specifiche È interessante osservare le specifiche delle prestazioni e del- le dimensioni associate a questi convertitori. Ad esempio, il modulo “nano” LMZ10501 di Texas Instruments è un con- vertitore c.c./c.c. step-down in grado di pilotare un carico fino a 1 A (Fig. 1). Anche se offre questa capacità nominale di uscita, rimane fedele alla sua designazione “nano” essendo ospitato in un package μSIP a 8 pin di 3,00 × 2,60 mm, comprensivo di induttore (Fig. 2). LMZ10501 non è un dispositivo “minimalista” in quanto comprende una funzione di avvio graduale (soft start) basa- ta su un limitatore di corrente interno, oltre alla protezione contro i sovraccarichi di corrente e all’arresto termico. In una tipica applicazione con funzionamento base, richiede solo un condensatore d’ingresso, un condensatore di uscita, un piccolo condensatore di filtraggio V CON e due resistori (Fig. 3). L’induttore integrato ha una corrente nominale di 1,2 A c.c. , supportata da un profilo di saturazione “dolce” che arriva fino a 2 A. La scelta dei condensatori esterni richie- de un’attenta valutazione. Per bilanciare in modo ottimale dimensioni, costi, affidabilità e prestazioni, entrambi i filtri d’ingresso e di uscita dovrebbero essere componenti MLCC a bassa ESR. In genere, è sufficiente un solo condensatore da 10 μF (in formato 0603 o 0805) da 6,3 o 10 V per bypassare V IN ; è anche possibile usare più condensatori da 4,7 μF o 2,2 μF. Occorre però tenere presente che un condensatore con un valore troppo piccolo può portare a fenomeni d’instabili- tà, a causa del minor margine di fase dell’anello. Per contro, se il condensatore di uscita è troppo grande, potrebbe impe- dire alla tensione di uscita di arrivare agli 0,375 V richiesti al termine della sequenza di avvio. L’uso di valori superiori a quelli consigliati non offre un vantaggio significativo. Uno sguardo alle conseguenze delle dimensioni Con un ingombro così piccolo, i progettisti possono cambia- re “filosofia” e individuare nuovi modi per alimentare i vari circuiti integrati e altri componenti. Invece di una sorgente di potenza più grande posta a una certa distanza – ad esem- pio nell’angolo della scheda – questo μSIP consente di ef- fettuare la regolazione dello stadio finale proprio accanto al carico. In più, i dispositivi sono completamente compatibili conmacchine pick-and-place e stazioni di saldatura standard. In che modo l’uso di un maggior numero di unità più pic- cole fa risparmiare spazio? Alcune spiegazioni sono ovvie, altre meno: Riducono la necessità di condensatori bulk fisicamente più grandi e di alto valore sull’alimentazione a monte, poi- ché gran parte della regolazione ora viene eseguita local- mente sul carico. Consentono di personalizzare il rail (o i rail) c.c. finale/i in base alle specifiche del carico sull’unità di potenza c.c./ c.c. o c.a./c.c. a monte. Dato che questo rail c.c. si trova vicino al carico, servono meno condensatori di bypass piccoli sui rail. Di fatto, il con- vertitore c.c./c.c. ultracompatto sul carico eroga non solo la Fig. 3 – LMZ10501 richiede solo tre piccoli condensatori e due resistori per funzionare. L’induttore relativamente grande è parte del CI stesso. (Immagi- ne per gentile concessione di Texas Instruments) Fig. 4 – Il modulo c.c./c.c. TPS82130 di Texas Instruments richiede solo pochi componenti passivi esterni e può fornire fino a 3 A tra 0,9 e 6 V (re- golabile dall’utente) da un ingresso c.c. tra 3 e 17 V. (Immagine per gentile concessione di Texas Instruments) VII POWER 21 - MAGGIO 2019 Fig. 5 – L’efficienza del modulo c.c./c.c. TPS82130 è di circa il 60% o più quando opera con carichi maggiori e picchi che superano 1 A. Questo con- sente di dimensionarlo perché si adatti in modo ottimale al carico. (Immagi- ne per gentile concessione di Texas Instruments)