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DIGITAL POWER SUPPLY 56 - ELETTRONICA OGGI 478 - MAGGIO 2019 trollati digitalmente possono utilizzare algoritmi non- lineari e predittivi per migliorare la risposta dinamica ai transitori. Gli alimentatori analogici possono essere altrettanto efficienti dal punto di vista energetico degli alimentatori digitali in un dato punto di progetto, ma la sfida per gli alimentatori analogici è quella di massi- mizzare l’efficienza se si verificano condizioni come la corrente di carico che si allontana dal punto operati- vo ottimale. D’altra parte, la potenza necessaria per far funzionare un controller digitale può superare la po- tenza richiesta da un controller analogico. I controller digitali sono generalmente più adatti ad applicazioni di potenza più elevata, dove il loro consumo energetico è facilmente compensato dal risparmio energetico sup- plementare reso possibile dagli algoritmi di controllo più efficaci che la tecnologia digitale consente. La latenza dei controller digitali influisce negativa- mente sulla risposta ai transitori Due sono i principali problemi di latenza in un sistema compensato digitalmente: gli effetti del campionamen- to e il tempo di calcolo. Con qualsiasi conversione di potenza, la frequenza di crossover (risposta a transienti) sarà sempre bilan- ciata con il margine di fase (stabilità). I sistemi digitali sono fondamentalmente simili, ma i sistemi di controllo digitali sono campionati. Un campionamento periodi- co (una volta per ciclo) aggiunge uno sfasamento alla funzione di trasferimento. Questo non può essere fa- cilmente compensato; il sistema digitale richiede una frequenza di crossover inferiore per ottenere lo stesso margine di fase (se si utilizza lo stesso metodo di com- pensazione). Inoltre, il processore deve eseguire lettu- re e calcolo differenza ADC entro un ciclo di commu- tazione, oppure ci sarà un ulteriore periodo di latenza dal tempo di calcolo. Tuttavia, questi aspetti negativi possono essere su- perati con metodi di controllo avanzati non-lineari e tecniche di feed-forwarding, algoritmi che sarebbero difficili (o impossibili) da implementare in un sistema di controllo analogico. Lo svantaggio sta nei requisiti di elaborazione, creando un compromesso tra velocità di elaborazione, frequenza di commutazione, comples- sità dell’algoritmo e risposta ai transienti. Questo deve essere progettato appositamente, ma non necessaria- mente causa una riduzione della risposta ai transienti per il controllo digitale. Il problema dell’assenza di carico Gli alimentatori switching normalmente funzionano in una delle due modalità: conduzione discontinua e con- duzione continua. Nel funzionamento a conduzione discontinua, la corrente dell’induttore scende a zero alla fine di ogni ciclo PWM. Il funzionamento a condu- zione continua mantiene continuo il flusso di corrente nell’induttore. Il vantaggio della conduzione continua è che la corrente dell’induttore non deve aumentare partendo da zero a ogni impulso PWM, fornendo così più corrente ad ogni ciclo PWM. Lo svantaggio è che l’amplificatore di errore/filtro loop deve avere la giusta combinazione di poli e zeri per mantenere la stabili- tà. Sfortunatamente, se la corrente in uno schema di conduzione continua si azzera, può rendere instabile il loop di controllo. Per contrastare questo problema, i progetti più datati spesso specificavano una corrente minima o garanti- vano una corrente minima posizionando un resistore di carico sull’uscita (Forced Continuous Conduction, FCC). Fortunatamente, oggi esistono controller di ali- mentazione che possono gestire sia modalità di fun- zionamento continuo che discontinuo (PWM e PFM), con circuiti di monitoraggio per determinare quando passare da una modalità all’altra. Quindi, mentre que- sto una volta era una limitazione dovuta alla progetta- zione dei controller di alimentazione, i controller più recenti gestiscono automaticamente il cambio di mo- dalità e la limitazione è poco più di una nota a piè di pagina nella storia. Gli alimentatori digitali sono difficili da progettare Progettare un alimentatore controllato digitalmente non è necessariamente più difficile che progettarne Il diagramma in alto rappresenta l’hardware necessario per un circuito di controllo digitale in un alimentatore a commutazione mentre il diagramma in bassomostra l’equivalente circuito di controllo analogico