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- ELETTRONICA OGGI 439 - SETTEMBRE 2014
DC-DC CONVERTER
convertitore e il condensatore limiterà la corrente di
ricarica del condensatore per mantenere il conver-
titore entro i limiti di corrente e potenza. Quando la
tensione del condensatore aumenta, la tensione del
convertitore aumenta di conseguenza fino a raggiun-
gere il punto impostato. Il metodo di limitazione di
corrente illustrato nella figura 3 può essere utilizzato
in combinazione con il metodo di precarica in figura
1 per consentire un avvio più rapido. La pre-carica
può portare il condensatore alla tensione minima del
convertitore; il convertitore è quindi in grado di rica-
ricare il condensatore con la sua massima corrente
nominale. Il controllo della velocità di aumento della
tensione di uscita permette di controllare la corren-
te di carica del condensatore. Tuttavia, la maggior
parte dei convertitori DC-DC dispone di un controllo
ristretto o di un intervallo di regolazione rispetto alla
tensione impostata nominale. Un intervallo tipico di
regolazione è +/-10%. Alcuni produttori offrono un
intervallo più ampio in cui il convertitore può essere
regolato fino al -90% della tensione nominale impo-
stata. Poiché i carichi a valle dispongono tipicamente
di un blocco di sotto tensione prossimo alla loro ten-
sione minima di funzionamento, minore è l’intervallo
di regolazione della tensione, minore è la necessità di
un circuito di abilitazione.
Considerazioni sulla stabilità
Oltre a mantenere il convertitore entro i limiti allo spunto
e durante il funzionamento, occorre assicurare la stabilità
del sistema. Un condensatore di elevata capacità all’usci-
ta del convertitore DC-DC può contribuire a degradare il
margine di fase del sistema e causare delle oscillazioni. Per
garantire la stabilità del convertitore occorre un minimo di
impedenza in serie con il condensatore.
L’impedenza dei terminali o delle tracce, la resistenza di
canale del FET e l’ESR del condensatore contribuiscono a
questa impedenza.
Il modo migliore per trovare il valore minimo per questa
impedenza è di usare un analizzatore di rete e di eseguire
un’analisi del sistema per determinare il margine di fase e
di guadagno. Se non è disponibile un analizzatore di rete,
può essere applicato al sistema un gradino di carico, ana-
lizzando quindi la tensione del convertitore e le forme d’on-
da di corrente per controllare che non vi sia un eccessiva
oscillazione, che è un segno di scarsa stabilità.
Una volta che l’anello di tensione è stabile, è possibile esa-
minare il contributo alla stabilità del sistema dell’anello di
controllo di corrente (Figura 3).
Questo anello di controllo di corrente è all’interno del cir-
cuito di regolazione del convertitore DC-DC e dovrebbe
avere una larghezza di banda molto inferiore alla frequenza
di crossover del loop di sistema, in modo che i due circuiti
non interagiscano. Nei sistemi di conversione cui la rete di
compensazione del treno di potenza è racchiusa all’interno
del convertitore, il produttore dell’unità è in grado di forni-
re informazioni sufficienti per impostare una frequenza di
crossover adatta per il circuito di regolazione di corrente.
Alcuni produttori di convertitore offrono al progettista la
possibilità di regolare il ciclo di controllo del treno di po-
tenza per migliorare il rendimento per una particolare ap-
plicazione. La Figura 4 mostra un convertitore con circuito
di regolazione esterno.
Il circuito di regolazione può essere ottimizzato per fornire
le massime prestazioni di sistema.
Questo anello di controllo esterno può essere di vitale importanza
nelle applicazioni dove il tempo di risposta del sistema di alimenta-
zione è critico per il funzionamento corretto dell’apparato. Questo
è il caso delle applicazioni con carichi a impulsi periodici in cui il
convertitore deve ricaricare il condensatore prima del successivo
impulso di alimentazione. La stabilità del sistema deve essere veri-
ficata con un analizzatore di rete o con un test a gradino di carico. I
progetti instabili possono avere escursioni di tensione che supera-
no i valori nominali dei componenti dell’alimentazione e che può
portare al guasto del sistema.
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Fig. 4 – Convertitore con anello di controllo esterno
