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POWER
DC DC CONVERTER
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- ELETTRONICA OGGI 459 - GENNAIO/FEBBRAIO 2017
chieste della particolare applicazione considerata. I
più avanzati convertitori PoL al momento disponibili
sul mercato permettono di sviluppare progetti in cui
non è necessario effettuare alcuna compensazione. In
progetti di questo tipo il convertitore PoL esegue tutte
le misure e le regolazioni necessarie all’interno del
sistema per garantire su base continuativa un livello
di tensione di uscita stabile e in grado di reagire in
tempi brevi alle variazioni.
Raffreddamento: alcune considerazioni
Uno dei fattori limitanti dei moduli PoL è rappresenta-
to dalla dissipazione del calore. Le inefficienze a livel-
lo di progetto del modulo producono una generazio-
ne di calore indesiderata, che a sua volta “costringe”
i componenti più critici (come ad esempio transistor
FET, induttori, condensatori) a operare in prossimità
del loro valore massimo di temperatura nominale. Il
funzionamento in prossimità (o al di sopra) dei limiti
termici di questi componenti può contribuire a ridur-
re l’affidabilità e provocare guasti di tipo hardware.
Per contrastare gli effetti della generazione interna di
calore, i costruttori di moduli PoL spesso raccoman-
dano un flusso d’aria minimo per dissipare il calore al
di fuori dal modulo. Ciò impedisce al calore di accu-
mularsi all’interno dei componenti facendo così au-
mentare le temperature oltre i limiti nominali. L’utilizzo
di un flusso d’aria per rimuovere il calore dal modulo
spesso può contribuire a incrementare la quantità di
potenza che può essere trasferita al carico e miglio-
rare l’intervallo di temperatura ambiente di funziona-
mento. I grafici riportati nella figura 6 evidenziano la
capacità di un modulo PoL di operare con differenti
flussi d’aria che variano dalla convezione naturale
(aria ferma) alla presenza di un flusso d’aria con ve-
locità pari a 3 m/s. Dall’analisi dei grafici riportati in
figura si può osservare che in condizioni di convezio-
ne naturale il modulo è in grado di fornire una cor-
rente di 43A al carico fino a una temperatura di 60 °C.
Con un flusso d’aria di 2 m/s è possibile aumentare
sia la capacità di corrente sia il range di temperatura
ambiente di funzionamento (fino a 50A a una tempe-
ratura ambiente di 64 °C). In ogni caso è bene sotto-
lineare il fatto che il raffreddamento ad aria forzata
presenta alcuni svantaggi: esso consuma potenza,
per cui potrebbe vanificare alcuni dei miglioramen-
ti conseguiti in termini
di efficienza, nonché
generare un livello di
rumore non accettabile.
Nella scelta del modulo
PoL più adatto, quindi,
un progettista dovreb-
be confrontare i requi-
siti termici del modulo
stesso con le capacità
di raffreddamento del
sistema.
Ogni applicazione è di-
versa dalle altre ed è
quindi necessario pren-
dere in considerazione
vari parametri per va-
lutare le prestazioni. In
alcuni casi, una veloce
risposta ai transitori
è il fattore da tenere
nella massima consi-
derazione. In altri casi
sono richieste dimensioni ridottissime, oppure la
più elevata efficienza o ancora il più ampio range di
funzionamento. L’unica certezza è che non esiste un
singolo convertitore PoL in grado di soddisfare tutti
questi requisiti per ciascuna applicazione. Per prima
cosa è indispensabile comprendere le necessità del-
la specifica applicazione nelle condizioni operative
previste e solo successivamente sarà possibile effet-
tuare un confronto e scegliere il convertitore PoL più
adatto.
Fig. 5 – Schema di un tipico regolatore di tensione a commutazione digitale