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- ELETTRONICA OGGI 439 - SETTEMBRE 2014
DC-DC CONVERTER
POWER
caricare alla sua massima tensione il condensatore. Il tem-
po di accensione del FET e la differenza di tensione tra
il condensatore e il convertitore determinano la corrente
di carica necessaria per portare il condensatore alla ten-
sione massima: è importante quindi impostare il livello di
tensione predefinito a un punto in cui l’accensione del FET
non provochi il superamento della corrente nominale del
convertitore. Per caricare un condensatore a una tensio-
ne minima preimpostata può essere utilizzato lo schema a
blocchi della figura 1. U2 controlla il FET che cortocircuita
l’impedenza Z; il circuito U1 funziona in congiunzione con
U2 per impostare la tensione di attivazione e l’abilitazione
del carico.
All’accensione il convertitore vedrà come carico sia il con-
densatore sia il carico dopo il condensatore. Se il carico
del sistema richiede corrente dal condensatore durante
la precarica ad alta impedenza, il condensatore non può
raggiungere la tensione pre-impostata. Molti carichi a valle
del convertitore DC-DC hanno una disabilitazione di sot-
totensione, al di sotto richiederanno poca corrente. Se il
carico non ha un blocco di sottotensione superiore alla
tensione di precarica deve essere utilizzato un segnale di
abilitazione esterno. Se il carico è di natura resistiva, può
essere utilizzata un interruttore in serie per attivare la ten-
sione sul carico dopo la carica del condensatore. La figura
2 mostra la tensione e la corrente di un sistema utilizzato
per la carica di un condensatore da 10 mF.
Considerazioni sul normale funzionamento
Una volta che il condensatore è stato caricato, il carico
può cominciare ad assorbire corrente dal condensatore e
dal convertitore DC-DC. Alcuni carichi richiedono corrente
rapidamente: in tal caso, se la domanda supera la capacità
del convertitore, la corrente sarà erogata dal condensato-
re. Quando la corrente viene erogata dal condensa-
tore la sua tensione scende.
Dove: V
drop
è la caduta di tensione ai capi del con-
densatore, I è la corrente richiesta, C è il valore del
condensatore e dt è la durata della corrente assor-
bita. Quando il convertitore ricarica il condensato-
re al suo valore originario, la corrente erogata può
superare il valore nominale. La differenza di ten-
sione tra il convertitore e il condensatore scarico
divisa per la resistenza tra le due tensioni determi-
na la corrente di ricarica richiesta. Per ridurre le
perdite di sistema, la resistenza tra le due tensioni
è tipicamente molto bassa, quindi la corrente di ricarica
richiesta può essere superiore alla massima prevista per
il convertitore. Se la tensione del condensatore è prossi-
ma alla tensione di soglia del convertitore, il superamento
della corrente massima del convertitore comporta anche il
superamento della sua potenza massima.
Per evitare che il convertitore superi i suoi valori di cor-
rente e di potenza durante il funzionamento normale, può
essere utilizzato il circuito di controllo della corrente in
figura 3. Tale circuito permette di controllare la corren-
te di ricarica dopo un evento con elevato di/dt. Il circuito
controlla la corrente attraverso un resistore shunt e limita
la corrente di ricarica regolando attivamente la tensione
del convertitore. Il differenziale di tensione ridotto tra il
Fig. 2 – Converter 12 VDC per la carica un condensatore da 10KuF
Fig. 3 – Circuito a blocchi per la limitazione esterna della corrente
