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XV POWER 22 - MAGGIO 2020 POWER SUPPLIES pari a circa il 20% e il diodo rettificatore esterno condu- ce per l’80% del tempo rimanente (a ciò è ascrivibile la maggior parte della dissipazione di potenza). Per ridur- re in modo sensibile la dissipazione, è consigliabile sosti- tuire il diodo rettificatore con un rettificatore sincrono (come ad esempio un MOSFET low-side). Si consideri a titolo di esempio una corrente di carico da 4 A e un diodo rettificatore Schottky caratterizzato da una caduta di tensione pari a circa 0,64 V. Ipotizzando un duty cycle pari all’80%, le perdite per conduzione sono pari all’incirca a: (0,64 V) x (4 A) x (0,80) = 2 W A questo punto si sostituisca il diodo con un MOSFET low-side che operi alla stregua di un rettificatore sincro- no. Al posto della caduta di tensione sul dodo, pari a 0,64 V, ora bisogna calcolare la caduta di tensione ai capi della on-resistance, R DS(ON) del transistor MOSFET, il cui valore è di soli 11 mΩ. Ne consegue che la caduta di tensione è pari a: (11 mΩ) x (4 A) = 44 mV per cui la perdita di potenza risulta uguale a: (0,044 V) x (4 A) x (0,80) = 141 mW Nell’esempio preso in considerazione, la perdita di po- tenza del MOSFET è inferiore di un fattore pari a 14 rispetto a quella di un diodo Schottky (a pieno carico). Ciò illustra chiaramente i vantaggi in termini di efficien- za della rettificazione di tipo sincrono. A questo punto una considerazione relativa alla gestione della tensione di ingresso massima. Anche se 24 V è il valore di tensione nominale previsto per le applicazioni all’interno di uno stabilimento, è consigliabile scegliere soluzioni per la gestione della potenza con tensioni di in- gresso di 28, 36, 62 o 60 V. A meno che non si conoscano (o si possano modellare) tutti i possi- bili scenari che provocano fenomeni di sovratensione (surge) originati da cavi molto lunghi e piste della scheda PCB, l’opzione migliore è rappresen- tata da dispositivi caratterizzati da un intervallo operativo massimo di 42 o 60 V. Un valore di 28 V è troppo pros- simo a 24 V per garantire un margi- ne di affidabilità sufficiente, mentre un valore di 36 V è rischioso nel caso si utilizzino sensori o encoder su un terminale (rail) a 24 V (un approc- cio di questo tipo potrebbe esporre un’apparecchiatura a tensioni ecces- sive, anche nel caso fosse attivata la protezione contro le sovratensioni). Moduli di potenza integrati: piccoli ed efficienti I moduli di potenza integrati, oltre a proporsi come un valido supporto per la gestione della potenza, con- sentono di ridurre le dimensioni della soluzione di potenza complessiva grazie all’elimi- nazione di numerosi componenti discreti. I moduli di potenza DC-DC uSLIC della famiglia Himalaya di Maxim integrano un convertitore buck sincrono con un’ampia gamma di tensioni d’ingresso della linea Himalaya – che comprende FET, circuito di compensazione e altre fun- zioni – unitamente all’induttore di uscita. L’adozione di tali moduli consente di ridurre le dimensioni della solu- zione di alimentazione di un fattore fino a 2,25 rispetto agli approcci di tipo discreto. Questa famiglia di moduli di potenza supporta tensioni d’ingresso da 2,9 a 60 V, rendendoli adatti a supportare una pluralità di applica- zioni: da quelle a bassa tensione, tipiche ad esempio del settore consumer, alle applicazioni industriali dove sono in gioco tensioni elevate In un gran numero di progetti industriali la “parola d’ordine” ora è miniaturizzazione. Per questo motivo au- menta l’esigenza di poter disporre di alimentatori con- traddistinti da ridotte dimensioni ed elevata efficienza. I moduli di potenza integrati rappresentano una valida soluzione che permettono per soddisfare i requisiti, in termini di tensione d’ingresso, dissipazione di calore e ingombri, tipici delle applicazioni industriali finalizzate a garantire una maggiore efficienza operativa a fabbri- che, flotte di veicoli, edifici e così via. Fig. 4 – L’automazione dell’illuminazione e dei sistemi di sicurezza e il controllo della temperatura sono solo alcune delle funzionalità presenti negli odierni edifici “intelligenti” che possono trarre notevoli van- taggi dall’utilizzo di regolatori di tensione di tipo step-down in grado di resistere a transitori di tensione (Fonte: zhudifeng/iStock)