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XIV
Power
POWER 9 - OTTOBRE 2015
Forse non tutti sanno che ogni aumento di 10 °C della
temperatura ambiente contribuisce a dimezzare la durata
di ogni singolo componente[1]. Oppure che l’utilizzo di ali-
mentatori non funzionanti in modo corretto può portare
a guasti prematuri se non addirittura bruciare alcuni dei
componenti presenti in un sistema. In ogni caso, è oramai
assodato che per le applicazioni di tipo “power intensive” è
indispensabile l’utilizzo di alimentatori efficienti e affidabi-
li. A questo punto è necessario scegliere la topologia – sin-
crona o asincrona – più adatta per la particolare applicazio-
ne considerata. Nel corso dell’articolo saranno esaminati
vantaggi e svantaggi di entrambe le topologie.
Differenti opzioni di progetto
Qualsiasi sistema hardware richiede una sorgente di ener-
gia, e il livello di tensione fornito da quest’ultima è soli-
tamente maggiore rispetto a quello richiesto dall’applica-
zione. Si faccia l’ipotesi che la sorgente di energia renda
disponibile una tensione di 9V e che questo valore debba
essere ridotto a 5V per far funzionare il sistema. Di segui-
to sono elencate alcune possibili opzioni per espletare tale
operazione:
1. Un semplice partitore di tensione con un dispositivo di
regolazione base, come ad esempio un diodo Zener. Il dio-
do Zener ed il suo resistore limitatore di corrente fanno
diminuire la tensione da 9V a 5V: la riduzione di 4V del
valore della tensione è ascrivibile alla caduta di tensione ai
capi del resistore limitatore di corrente del diodo Zener.
Un comportamento di questo tipo produce calore e dissi-
pazione di energia.
2. Un regolatore lineare (LDO) a 5V. Anche in questo caso
da una tensione di 9V si ottiene una tensione di 5V grazie
alla caduta di tensione di 4V ai capi dell’LDO. Se il circuito
assorbe una corrente di 1A, il regolatore LDO dissipa una
potenza pari a 4W. In altre parole una potenza di 4W viene
dissipata sotto forma di calore.
3. Un convertitore DC-DC. In questo caso il convertitore
utilizza una modulazione PWM (Pulse Width Modulation)
sul condensatore e sull’induttore di uscita. Il commutato-
re assorbe una corrente di valore estremamente basso, per
cui la dissipazione di potenza risulta molto contenuta. In
definitiva si tratta dell’opzione di progetto sicuramente più
efficiente.
Benché la tensione di ingresso di un convertitore DC-DC
possa assumere qualsiasi valore, di solito si utilizzano i va-
lori standard di 6V, 9V, 12V, 24V e 48V. I trasformatori di
potenza convertono verso il basso (step-down) la tensione
di 120 VAC fino ai livelli di tensione standard, poi mediante
successive operazioni di raddrizzamento, filtraggio e rego-
lazione si ottengono le tensioni DC richieste dalle applica-
zioni commerciali o industriali. Nel caso del sistema telefo-
Meng He
Executive Business manager
Convertitore DC-DC:
sincrono o asincrono?
Una scelta oculata della topologia del convertitore DC-DC da utilizzare in fase di progetto
permette di incrementare sensibilmente le prestazioni di un sistema
Fig. 1 – Un convertitore DC-DC asincrono (a sinistra) utilizza un diodo Schottky esterno per regolare la tensio-
ne. Un convertitore DC-DC sincrono (a destra) integra un MOSFET al posto del diodo Schottky