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EO POWER - OTTOBRE 2022 XXII Power dell’uscita in tutte le condizioni di carico è un fattore critico per i processori con carichi di lavoro di elaborazione varia- bili. In questo caso, la retroazione (feedback) della tensione di uscita che viene fornita alla funzione di commutazione PWMper variare il duty cycle deve essere veloce e accurata. La maggior parte dei circuiti integrati di controllo dei con- vertitori DC/DC integra ora una funzione di questo tipo per cui, nel caso di topologie non isolate, questo compito può essere assolto senza problemi. Tuttavia, per mantenere l’isolamento tra ingresso e usci- ta, è necessario ricorrere a componenti aggiuntivi come un trasformatore o un opto-accoppiatore, con conseguente aumento dei costi della BoM (Bill of Material) e degli in- gombri sulla scheda PCB. L’aumento del numero di compo- nenti si traduce in una maggiore complessità di progetto, che può avere ripercussioni sull’affidabilità complessiva del prodotto finale. Un metodo molto più semplice per regolare la tensione contempla il rilevamento sul lato primario. In questo caso il convertitore rileva l’uscita del secondario attraverso il tra- sformatore durante la fase di “off” del convertitore flyback. Un valido esempio è rappresentato da MAX17687 di Maxim (Fig. 7), un convertitore DC/DC in topologia flyback “no opto” (privo di opto-accoppiatori) che prevede due MOSFET on-chip per pilotare una corrente di picco del primario di 3,2 A. Utilizzando questo metodo di rilevamento, la regolazione della tensione di uscita si mantiene entro ±1,2%. La fre- quenza PWMdel circuito integrato è programmabile, da 100 a 500 kHz, mentre l’efficienza di conversione è superiore al 90% (valore tipico). Una valida alternativa all’utilizzo di un convertitore DC/ DC discreto prevede l’uso di un modulo. Grazie ai moduli è possibile ridurre gli oneri di progettazione complessivi, con conseguente diminuzione dei tempi di ingegnerizzazione. Oltre a ciò, l’uso di un modulo pre-certificato che garan- tisca la conformità per quel che concerne la compatibilità elettromagnetica e le interferenze (EMC/EMI) e il rispetto delle normative previste dagli standard di sicurezza richie- sti semplifica le procedure di approvazione del prodotto fi- nale. Un esempio è rappresentato da UWS-Q12 di Murata , mo- duli di conversione DC/DC flyback isolati di tipo open-fra- me (Fig. 8). I moduli di questa famiglia forniscono i più comuni valori di tensione di uscita singoli, da 3,3 a 24 V ed erogano una potenza massima di 54 W a partire da tensio- ni di ingresso variabili da 9 a 36 V, con un’efficienza fino al 91%. Questi moduli sono corredati da un’ampia gamma di funzioni di protezione, comprese quelle contro sotto-ten- sioni di ingresso e sovra-temperatura, oltre a essere con- formi allo standard di sicurezza UL/EN60950-1. Nel caso sia necessario sostituire un regolatore lineare, che come accennato all’inizio non risulta particolarmente effi- ciente, all’interno di un sistema esistente, la serie TSR 1.5E di Traco da 1,5 A è un’alternativa sicuramente convenien- te. Questa serie di convertitori utilizza una topologia step- dowwn non isolata per ottenere un livello di efficienza fino al 97% e supportare un’ampia gamma di tensioni di ingres- so, comprese tra 7 e 36 V. Si tratta di moduli compatti di tipo open frame in formato SIP 3 che prevedono uscite a 3,3, 5 e 12 V. La tecnologia DCS-Control sviluppata da TI permette di ottenere risposte ai transitori decisamente più veloci con caratteristichemigliori, in termini di regolazione e ondula- zione, rispetto all’approccio buck sincrono standard. I con- vertitori basati su questa tecnologia sono disponibili sotto forma di dispositivi ( TPS6282x ) oppure di moduli con un induttore integrato ( TPSM8282x ), come visibile in figura 9. Semplificare la conversione di potenza In questo articolo sono state analizzate le tre più diffuse topologie per la conversione di potenza DC/DC e illustrati alcuni esempi di prodotti. Per la conversione di potenza DC/DC, i circuiti integrati di conversione rappresentano l’opzione migliore per ridurre gli ingombri e il costo della BoM. Gli integrati di conversione a basso consumo, che integrano transistor di commutazione o FET, sono ampia- mente utilizzati in numerose applicazioni nei settori in- dustriale, commerciale e consumer. In ogni caso, i moduli di convesione DC/DC con induttore integrato rappresen- tano un’interessante alternativa in grado di semplificare i processi di integrazione e di approvvigionamento. Fig. 9 – Il modulo convertitore step-down (buck) TPSM82821 di TI integra il controllore TPS6282x (Fonte: TI)