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- ELETTRONICA OGGI 467 - GENNAIO/FEBBRAIO 2018
sono necessarie tensioni DC a ondulazione mi-
nima. Essendo in parallelo con il trasformatore
l’optoisolatore funge anche da ponte fra l’in-
gresso AC live e l’uscita DC a bassa tensione
e deve soddisfare i requisiti in termini di com-
pleto isolamento dell’alimentazione e di cle-
arance, ragion per cui le sue dimensioni non
possono essere inferiori a 5 mm quadrati.
La regolazione dal lato primario sfrutta il cam-
pionamento della tensione di uscita riflessa
in un certo punto della forma d’onda dal lato
primario (Fig. 3), così da poter monitorare e
regolare la tensione di uscita senza la neces-
sità di un regolatore shunt o di un optoisola-
tore. Sebbene il controllo è più complesso in-
ternamente, è richiesto un numero inferiore di
componenti e il layout può essere effettuato su
una scheda PCB decisamente più piccola. I soli
componenti aggiuntivi sono un diodo Zener di
uscita per proteggere contro ogni sovratensio-
ne (uno sbalzo sulla rete potrebbe disturbare
momentaneamente l’accuratezza del punto di
campionamento, ragion per cui è consigliabile
una protezione da sovratensione).
La regolazione della tensione di uscita non è
molto precisa, ma per molte applicazioni IoT
la tensione di alimentazione non richiede una
regolazione molto accurata (una regolazione
entro ±10% è adatta per la maggior parte dei
microcontrollori, delle radio e dei sensori). È
anche accettabile un’ondulazione di uscita
superiore, così le capacità di uscita possono
essere più piccole in un design PSR che in un
design con optoisolatore dove un’ondulazione
di uscita più grande influenzerebbe le presta-
zioni del regolatore shunt.
Un altro requisito necessario per le applica-
zioni IoT è un intervallo di carico estrema-
mente ampio. Un modulo GSM può richiedere
una corrente di picco di 2A, mentre inviando
un SMS o durante un handover fra stazioni di
base, ma nella modalità di attesa, la richiesta ti-
pica è di soli 1,5 mA. Comunque perfino questo
intervallo di carico di 1300:1 sembra piccolo in
confronto al modello di consumo di corrente
dei moduli radio BLE con picco di 36 mA e di
1µA nella modalità sleep (36 000:1). L’alimen-
tazione elettrica deve essere in grado di ge-
stire bruschi cambi di carico senza dar luogo
a transitori di tensione di uscita eccessivi. La
maggior parte delle schede tecniche AC/DC
usano un test di deviazione della tensione con
unna variazione di carico transitoria di 50%-
75%, praticamente insignificante per applica-
zioni IoT. Più importante è il tempo di recupero
per un transitorio di carico da 0% a 25% che
dovrebbe essere nel caso ideale 500 µs o an-
che inferiore (Fig. 4). Dovendo operare in modo
discontinuo (DCM), la PSR può avere un tem-
po di reazione più lento che un design flyback
quasi risonante equivalente che funziona in
modo continuo (CCM). Un modo per ridurre il
tempo di recupero è aumentare la frequenza di
commutazione, ma questo avviene a fronte di
un aumento delle EMC.
Limiti di consumo
Poiché le tipiche applicazioni che prevedono
la presenza di un sensore IoT passano molto
tempo nelle modalità a bassa potenza o sleep,
il convertitore AC/DC dovrebbe avere eccel-
lenti valori di consumo in assenza di carico.
In un design con optoisolatore il regolatore
shunt assorbe la maggior parte della corren-
te in assenza di carico (no-load), pertanto le
topologie PSR sono intrinsecamente caratte-
rizzate da consumi minori. La direttiva euro-
pea ErP (EcoDesign), lotto 6, per alimentatori
montati su scheda o interni impone un limite
di consumo in assenza di carico di 0,5W, ma
Fig. 3 – Schema di un convertitore AC/DC regolato dal lato primario. Nonostante le forme d’onda siano molto simili rispetto
a un design che prevede l’uso di un optoisolatore, il circuito PSR ottiene una prestazione simile con un numero ridotto di
componenti, così l’alimentatore può essere molto più piccolo. La tensione di uscita è calcolata campionando il “knee-point”
sulla forma d’onda dal lato primario