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POWER DC DC CONVERTER
34 - ELETTRONICA OGGI 459 - GENNAIO/FEBBRAIO 2017
periori a quello in corrispondenza del quale si ottie-
ne l’efficienza di picco, il valore di questo parametro
diminuisce in modo graduale. Nel momento in cui si
progetta un sistema di alimentazione è importante te-
nere in considerazione curve di questo tipo
in quanto il funzionamento in punti il cui il
carico ha valore inferiori o superiori a quel-
lo relativo in cui si raggiunge l’efficienza di
picco, provocherà sprechi di energia e gene-
razione di calore indesiderato all’interno del
sistema. Osservando la figura 2, si può notare
che sebbene il convertitore PoL A sia caratte-
rizzato da un’efficienza di picco più elevata, il
convertitore PoL B rappresenta la soluzione
più idonea per l’applicazione considerata (in
termini di efficienza) a causa della quantità di
potenza richiesta dal carico.
Un altro elemento da tenere in considera-
zione quanto si utilizzano convertitori PoL è
il valore della capacità che deve essere ag-
giunta a livello di sistema per ottenere le pre-
stazioni desiderate in termini di ondulazione
e transitori. Sebbene un’analisi dettagliata su quantità
e tipologie di condensatori esterni richiesti vada al
di là degli scopi di questo articolo, è utile osserva-
re che non tutti i moduli PoL sono uguali in termini
di prestazioni anche se i dati riportati sui datasheet
sono simili. A prima vista può sembrare che conver-
titori PoL differenti siano caratterizzati da prestazioni
simili per quel che concerne l’ondulazione e i tran-
sitori ma un’analisi più approfondita delle condizioni
di collaudo permette di evidenziare notevoli differen-
ze che possono influenzare costo e dimensioni di una
soluzione di alimentazione.
Nella tabella 1 è riportato un confronto tra due mo-
duli PoL concorrenti. Dalle informazioni riportate sui
datasheet sembrerebbe che queste due potenziali so-
luzioni siano quasi identiche per quel che concerne
ondulazioni e transitori.
Dall’esame della tabella si evince che uno dei moduli
(il convertitore PoL B) richiede una capacità esterna
di valore 3 volte superiore per ottenere le stesse pre-
stazioni in termini di variazione della tensione dell’al-
tro modulo. Ciò si traduce in un significativo aumento
di costo e in un utilizzo poco efficiente dello spazio a
bordo della scheda.
Fortunatamente, i più avanzati moduli PoL al momento
disponibili sono implementati utilizzando una tecno-
logia completamente digitale, che assicura sensibili
miglioramenti rispetto ai moduli analogici tradizionali
per quel che concerne ondulazioni e transitori rap-
portate alle dimensioni della soluzione complessiva.
I componenti la famiglia di convertitori PoL NDM3Z-90
di CUI (Fig. 3), ad esempio, sono in grado di fornire al
carico una corrente massima di 90A assicurando ele-
vate prestazioni in termini di ondulazione e transitori
a fronte di una sensibile riduzione della capacità di
uscita.
Schemi di compensazione
L’obiettivo di un modulo PoL è fornire un’uscita sta-
bile e regolata in modo da produrre un livello di ten-
sione (voltage rail) il più possibile “pulito” da erogare
al carico. Ciò implica che un modulo di questo tipo
disponga di un anello di retroazione negativo in modo
tale che, nel momento in cui si verifica una deviazio-
ne rispetto all’uscita ideale, la rete di retroazione del
modulo PoL eseguirà una compensazione finalizzata
a riportare di nuovo l’uscita nelle condizioni di rego-
lazione ideale.
Sono numerosi gli schemi di compensazione di-
sponibili, che differiscono leggermente gli uni da-
Tabella 1 – Confronto tra la capacità di uscita richiesta
per due differenti convertitori PoL
POL A POL B
Current Rating 60A 40A
Δ Vout 10 mV 10 mV
Δ Iout 30A 20A
Ceramic Capacitors 3x10 µF = 30 µF 4x47 µF = 188 µF
Polymer Capacitors 9x330 µF = 2970 µF 27x330 µF = 8910 µF
Total Capacitors ~ 3000 µF ~ 9000 µF
Fig. 2 – Confronto tra le curve di efficienza di due convertitori PoL e le condizioni
di carico dell’applicazione