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POWER POWER DENSITY 52 - ELETTRONICA OGGI 495 - GIUGNO/LUGLIO 2021 di filtri contro l’interferenza elettromagnetica, vento- le, requisiti delle custodie e condensatori di ingresso e uscita per l’accumulo di energia, spesso necessari ma che non fanno parte di molti alimentatori modula- ri. Pertanto, è fondamentale conoscere e considerare queste variabili quando si confrontano i dati per la densità di potenza indicati in letteratura. … e un po’ di storia Ora un breve excursus sulla storia della densità di po- tenza per scoprire da dove proviene l’interesse verso questo parametro e come ha avuto inizio questa ten- denza. L’efficienza è stata una forza propulsiva per l’innova- zione nella tecnologia di potenza sin dai primi giorni della conversione di potenza in modalità commutata. I convertitori di potenza in modalità commutata hanno permesso di porre fine alle efficienze deterministiche degli alimentatori lineari, che dipendevano principal- mente dai rapporti di tensione di ingresso e uscita e dall’esiguo numero di topologie disponibili. La necessità di migliorare l’efficienza è cresciuta sensibilmente sin dai primi anni 90, sulla spinta dei personal computer e dell’elettronica, delle telecomu- nicazioni e dei progressi nella tecnologia dei semi- conduttori. L’aumento dell’efficienza delle soluzioni di potenza ha agevolato un progresso continuo anche nel campo della densità di potenza, come mostrato in figura 2. Le ricorrenti crisi energetiche e il conseguente av- vento di requisiti normativi hanno reso l’efficienza un elemento ancora più importante per i sistemi di potenza, in particolare in termini di conservazione dell’energia e di costo totale di proprietà. Nel corso dell’ultimo decennio, un’elevata densità di potenza è stata riconosciuta come l’apice definitivo nel campo dell’ingegneria dei sistemi di potenza. Come ottenere un’elevata densità di potenza Per capire meglio l’attenzione dedicata alla densità di potenza, diamo uno sguardo a ciò che è necessario per ottenere un’elevata densità di potenza. Il rapporto particolare che lega efficienza, dimensioni e densità di potenza è subito evidente, anche per i non addetti ai lavori. L’efficienza è considerata il fattore determinante per ottenere un’elevata densità di potenza, in quanto è fondamentale ridurre la quantità di calore provenien- te da un dispositivo. Per trarre vantaggio da un’efficienza maggiore, è ne- cessario ridurre il volume di una soluzione (in altre parole, le sue dimensioni). Per ottenere un’elevata efficienza e dimensioni ridotte al tempo stesso è ne- cessaria una soluzione che possa funzionare in modo efficiente a elevate frequenze di esercizio. In partico- lare, una soluzione di questo tipo dovrebbe presenta- re le seguenti caratteristiche: Ridotte perdite di commutazione. Un elemento di commutazione in grado di fornire basse perdite di conduzione e di commutazione. Struttura della topologia, del controllo e del circui- to. È necessaria la giusta topologia per un funziona- mento ad alte frequenze di commutazione. I metodi di controllo e le implementazioni di circuiti innova- tivi sono altrettanto importanti, considerando che la maggior parte delle topologie di convertitori è in gra- do di funzionare in modi diversi (ad esempio la tradi- zionale modulazione di larghezza di impulso in onda quadra, la transizione a tensione zero o corrente zero o la modalità a piena risonanza) in base alla tecnica di controllo applicata. Fig. 2 – L’efficienza e la densità di potenza sono strettamente interconnesse nelle applicazioni di fornitura di energia