POWER 2 - luglio/agosto 2013
XIII
to, è opportuno scegliere package con funzionalità
termiche più avanzate, come i QFN oppure prende-
re in considerazione un convertitore a commutazio-
ne. In generale si può ricorrere a questa opzione se
il circuito di carico consuma costantemente più di 1
A. Sono comunque facilmente reperibili regolatori
lineari con valori nominali di 1,5 A, 2 A e 3 A.
Convertitori a commutazione DC/DC
ad alta efficienza
La scelta di un convertitore a commutazione DC/
DC è ancora più complessa, rispetto a quella di un
regolatore lineare. Si devono considerare più topo-
logie e analizzare vari compromessi, per non parlare
della confusione che genera la presenza sul mercato
di innumerevoli dispositivi offerti da una moltitudi-
ne di fornitori. In ogni caso, quando ci si trova di
fronte a un’applicazione sensibile al rumore, la scel-
ta più opportuna è quella di un convertitore a com-
mutazione DC/DC con basso ripple della tensione
di uscita, solitamente inferiore a 30 mVpp. Insieme
allo switcher utilizzare un regolatore lineare per la
post‑regolazione, se si desidera un alimentatore più
silenzioso.
Un parametro da tenere in considerazione in un
regolatore a commutazione destinato a un’applica-
zione di broadcasting è una frequenza di commuta-
zione elevata. Oltre ai vantaggi di un package più
compatto e una migliore risposta ai transitori, l’e-
levata frequenza di commutazione evita le bande di
frequenza in cui il rumore può creare disturbi, in-
clusa la banda di trasmissione AM.
Un’altra caratteristica di rilievo è la sincronizzazione
della frequenza di commutazione. In un sistema con
più convertitori, frequenze di commutazione simili
ma non uguali possono produrre un disturbo deno-
minato fenomeno della frequenza di battimento. La
possibilità di sincronizzare le frequenze di commu-
tazione dei regolatori impedisce la formazione del-
le frequenze di battimento. Inoltre, questo aiuta a
mantenere l’interferenza elettromagnetica generata
nel sistema entro una serie di frequenze prevedibili.
Inoltre, tenere in considerazione il fatto che i pro-
getti odierni integrano FPGA eDSP, il che compor-
ta alcune conseguenze. Un determinato dispositivo
può richiedere il sequencing (messa in sequenza)
della potenza, il soft start (avviamento graduale) op-
pure l’indicazione power good per funzionare cor-
rettamente. Le moderne soluzioni di power manage-
ment integrano queste funzionalità.
La tabella 2 elenca i convertitori di commutazione
DC/DC step down con funzionalità desiderabili per
le applicazioni di trasmissione.
Integrazione
Se lo spazio sulla scheda è ridotto è necessario pren-
dere in considerazione le soluzioni di power mana-
gement che integrano il convertitore a commutazio-
ne DC/DC e il regolatore lineare per la post-rego-
lazione in un unico package compatto. Un esempio
è rappresentato dal componente TPS54120 TI: esso
abbina un convertitore a commutazione DC/DC ad
alta efficienza e un regolatore lineare a basso rumo-
re, elevato PSRR e basso dropout per supportare le
applicazioni da 1 A sensibili al rumore. TPS54120
include inoltre la sincronizzazione della frequenza
di commutazione, il soft start e l’indicazione power
good in un package compatto QFN avanzato di 3,5 x
5,5 mm con funzionalità termiche avanzate.
La riduzione del rumore negli alimentatori è una
questione complessa. Per un progetto efficiente
di un sistema per la distribuzione della potenza è
necessaria una scelta oculata dei regolatori di ten-
sione. Tuttavia, è necessario tenere presente che
esistono altri importanti fattori al di là dell’ambito
trattato in questo articolo, tra cui il bypass adeguato,
il disaccoppiamento, lo smorzamento del rumore, il
layout della scheda a circuiti stampati e molto altro
ancora. Internet è una grande risorsa per la ricerca
di ulteriori informazioni su questi argomenti.
Tabella 2 – I convertitori di commutazione DC/DC step down con funzionalità desiderabili per le applicazioni di trasmissione
Fornitore Dispositivo
V
in
(V)
V
out
(min)
(V)
I
out
Ripple tensione
di uscita (mVpp)
Frequenza
di commutazione
Sinc.
frequenza
Seq.
potenza
Soft
start
Power
good
Intersil
Modulo
di alimentazione
da 1
a 20
0,6
6
8
600 kHz
No
No Sì
No
On Semi
Switcher
con FET integrati
da 3
a 6
0,891 6
10
da 280 kHz
a 700 kHz
Sì
No Sì
Sì
TI
Switcher
con FET integrati
da 4,5
a 17
0,8
6 33 (per EVM)
da 200 kHz
a 1,6 MHz
Sì
Sì
Sì
Sì
TI
Modulo
di alimentazione
da 2,95
a 14,5
0,6
6
30
da 250 kHz
a 780 kHz
Sì
Sì
Sì
Sì
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