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TECH INSIGHT POWER TOPOLOGIES 28 - ELETTRONICA OGGI 478 - MAGGIO 2019 Un’analisi comparativa delle topologie per un circuito PFC bridgeless-boost Questo articolo fornisce una valutazione delle comuni topologie PFC bridgeless-boost, inclusa una valutazione dei loro vantaggi e un’analisi degli aspetti da considerare nella progettazione per le attuali aree di applicazione Salil Chellappan Systems Manager, Power Delivery – Industrial Systems Texas Instruments L a necessità di miniaturizzazione sta portando a un aumento della densità di potenza degli alimentatori switching utilizzati in applicazioni di rete, server, informatica, telecomunicazioni e altre applicazioni industriali. Poiché l’elevata densità di potenza rende la gestione termica una notevole sfida se l’effi- cienza non è adeguata, l’alta efficienza diventa un requisito fondamentale per un’elevata densità di potenza. L’elevata efficienza rappresenta inoltre una questione importante nella progettazione di qualsiasi alimenta- tore per il risparmio energetico e per la protezione dell’ambiente. Certificazioni volontarie come l’iniziativa 80-Plus (in particolare le sue derivazioni Platinum e Titanium) costringono i progettisti di alimentatori a creare soluzioni innovative per migliorare l’efficienza complessiva di un alimentatore switching. Queste certificazioni richiedono anche un fattore di potenza più elevato. Tuttavia, l’aggiunta di un circuito per la correzione del fattore di potenza (PFC) aumenta le perdite di potenza. Uno dei componenti che contribuisce alla perdita di potenza negli alimentatori switching è il raddrizzatore a ponte front-end, che converte l’ingresso CA in alta tensione CC necessaria per il funzionamento di un circuito boost-PFC convenzionale. Il raddrizzatore a ponte può facilmente consumare dal 2% al 3% della potenza di uscita a basse tensioni di linea e a pieno carico. Pertanto, una topologia boost-PFC bridgeless risulta interessante per la sua capacità di ridurre le perdite di conduzione, poiché è priva di ponte raddriz- zatore in ingresso. Questo articolo fornisce una valutazione delle comuni topologie PFC bridgeless-boost, inclusa una valuta- zione dei loro vantaggi e un’analisi degli aspetti da considerare nella progettazione per le attuali aree di applicazione. Il “classico” PFC bridgeless-boost La figura 1 è uno schema di un classico PFC bridgeless-boost. Questa topologia può essere ottenuta a par- tire dal ponte di diodi base spostando l’induttore boost sull’ingresso CA e sostituendo i diodi inferiori con interruttori attivi. Durante ciascun ciclo di semilinea, una cella di commutazione separata esegue l’opera- zione PFC boost 1 . Ogni cella operativa è costituita da un transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo (MO- SFET) e da un diodo. Q1 e D1 operano in modalità di commutazione boost per il ciclo di semilinea quando il terminale L è high e il body diode di Q2 funziona come percorso di ritorno della corrente. Nell’altro ciclo di semilinea, Q2 e D2 operano in modalità di commutazione boost quando il terminale N è high e il body diode di Q1 funziona come percorso di ritorno della corrente. Rispetto a un PFC boost convenzionale, un PFC bridgeless-boost elimina le perdite causate dal raddrizzato- re a ponte. Tuttavia, il body diode del MOSFET inattivo conduce e agisce efficacemente come un diodo lento per il corrispondente ciclo di semilinea. La perdita di conduzione da un diodo per un PFC bridgeless-boost