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XXI POWER 24 - GENNAIO/FEBBRAIO 2021 DC-DC I convertitori DC-DC sono utilizzati in molte appli- cazioni; telecomunicazioni, trasmissione dati, test & measurement, controllo di processo, fabbricazione di semiconduttori, produzione industriale, dispositivi me- dicali e apparecchiature alimentate a batteria. Offrono un modo semplice per derivare ulteriori uscite a bassa potenza da un’alimentazione AC-DC di maggiore po- tenza, ad esempio un’uscita a 24 V per l’alimentazione di motori, relè o pompe. In alternativa, se il sistema è alimentato da una batteria da 12 V, i convertitori DC- DC possono fornire tensioni stabili e regolate durante i cicli di carica e scarica della batteria. Controllori, cir- cuiti logici e circuiti integrati richiedono spesso uscite singole o doppie da 3,3 V, 5 V, 12 V e 15 V per il loro funzionamento. La riduzione delle dimensioni dei convertitori DC-DC isolati è stata molto importante negli ultimi decenni. Negli anni 70 un convertitore per montaggio su scheda da 1,5 W misurava 45 x 30,5 x 16,5 mm (22.646 mm 3 ). Nel 2020 il benchmark per un 3 W è di 1.642 mm 3 . In media, la densit à di potenza del convertitore DC-DC è raddoppiata ogni 10 anni. Un’efficienza sempre maggiore Ciò è stato possibile principalmente grazie a sostan- ziali miglioramenti dell’efficienza, conseguenza dello sviluppo di nuove topologie e l’utilizzo di nuove tec- niche. Tra queste vale la pena menzionare la rettifica senza ponti, l’uso di dispositivi GaN (nitruro di gallio) altamente efficienti, la rettifica sincrona e il controllo digitale. L’utilizzo di materiali in ferrite a bassa perdita ha consentito di ridurre drasticamente le dimensioni di trasformatori e induttori. I trasformatori oggi instal- lati su molti modelli DC-DC ad alta potenza utilizzano, come avvolgimenti, piste di rame su circuiti stampati multistrato. Questo elimina le tradizionali costruzio- ni con bobine a filo avvolto e i nuclei in ferrite sono semplicemente montati su entrambi i lati della scheda (Fig. 1). Una maggiore efficienza riduce la quantit à di potenza dissipata all’interno dell’alimentatore. I dissipatori di calore possono quindi essere resi più piccoli o rimossi completamente montando i semiconduttori di potenza direttamente sul circuito stampato. Le schede in vetro epossidico multistrato sono state sostituite da materiali con substrato metallico isolato (IMS). Le piste di rame L’evoluzione della tecnologia di progettazione e produzione dei convertitori DC-DC Il controllo digitale, gli alti livelli tecnologici e le nuove tecniche di produzione stanno consentendo a questo mercato di rispondere adeguatamente, se non addirittura anticipare, le richieste dell’industria elettronica Lars Foerster DC-DC Business Development Manager TDK-Lambda EMEA Power Fig. 1 – Modulo di Potenza GQA con avvolgimenti del trasformatore integrati