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ELETTRONICA OGGI 498 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2021 42 POWER CONVERTERS Robot per la raccolta: conversione isolata e non isolata I robot per la raccolta sono macchine di grandi dimensioni, e possono richiedere anche fino a 20 kW di potenza, generalmente fornita da una batteria da 800 V (Fig. 2). L’efficienza del PDN, che si traduce in tempi di operatività più lunghi tra una ricarica e l’altra, è importante per questa classe di applicazioni. Un bus converter isolato, o a rapporto fisso, viene utilizzato per convertire l’alta tensione fino ad un livello SELV come 48V, che offre lamassima efficienza di distribuzione per cavi e connettori. I bus converter possono essere facilmente messi in parallelo per scalarne lo stadio d’ingresso di conversione della potenza e fornire così una notevole flessibilità nella progettazione. La conversione e la regolazione dirette a 48 V possono essere ottenute per i vari carichi del sistema con i regolatori ZVS buck boost ZVS buck ad alte prestazioni. Per carichi a 12 V, come la scheda madre della CPU del sistema, un convertitore 48 V-to-12 V non- isolato fixed-ratio è l’opzione di massima efficienza e maggior densità di potenza. La regolazione viene quindi ottenuta dallo stadio regolatore buck 12 V al PoL. UAV collegati: conversione boost SELV con aumento della tensione e conversione buck con riduzione della tensione I droni collegati sono utilizzati da squadre di sicurezza, antincendio e soccorso per scopi di osservazione, comunicazione e illuminazione fissi. Un convertitore bidirezionale a rapporto fisso può consentire un progetto molto flessibile e molto efficiente che consente l’usodi una fontedi alimentazione abatteria SELV, e al contempo ridurre al minimo le dimensioni e il peso del cavo di collegamento al fine di massimizzare sia il tempo di attività sia il carico utile (Fig. 3). In questa classe di applicazioni, un bus converter K 1:8 (utilizzato al contrario) aumenta i 48 V a 384 V per fornire potenza attraverso il cavo, riducendone lo spessore, e per ridurre le perdite (I2R). Lo stesso convertitore K 1:8 viene utilizzato anche a bordo dell’UAV, per convertire i 384 V fino a 48 V per l’elettronica di bordo e il sistema di rotori del UAV. Questo PDN massimizza efficienza e densità di potenza (dimensioni e peso) dei convertitori a rapporto fisso e avvantaggia il drone stesso, liberando spazio per i carichi utili. In applicazioni future verrà utilizzato un K 1:16 per aumentare i 48 V fino a 800 V, che renderà possibile aumentare la lunghezza del cavo per un funzionamento a maggiore quota, riducendo ulteriormente spessore e peso del cavo di collegamento. L’efficienza e la densità di potenza del sistema di un PDN sono fondamentali per le prestazioni se misurate in termini di tempo di attività, tempo di ricarica, distanza percorsa e capacità di carico utile, solo per citare alcune caratteristiche importanti per i mercati automotive, robot e UAV. Le prestazioni PDN possono essere aumentate come chiaramente dimostrato con convertitori a rapporto fisso anche quando si utilizzano fonti di alimentazione ad ampio ventaglio di possibilità come per le batterie. In queste ed in altre applicazioni, le funzioni di isolamento e regolazione della tensione possono essere eseguite sia upstreamche downstream, sfruttando la distribuzione di tensione più elevata nella rete per ridurre le dimensioni di cavi, connettori e piani di alimentazione in rame dei PCB di sistema. I PDN mostrati fin qui sono solo alcuni esempi di come i convertitori a rapporto fisso utilizzati unitamente ai regolatori ZVS ad alte prestazioni possono aiutare i clienti nell’innovazione del prodotto, fornire soluzioni più performanti, e ottenere un vantaggio competitivo. Vicor, NBM™, BCM® e PRM™ sono marchi industriali di Vicor Corporation. Fig. 3 – Per ridurre drasticamente il diametro e il peso del cavo di collegamento, il power delivery network utilizza un bus converter module (BCM) a rapporto fisso di Vicor per aumentare la tensione di collegamento fino a 800 V. Come con altri PDN, il bus 48 V viene utilizzato localmente per ridurre al minimo le perdite, sia a terra che in aria. Il BCM viene anche utilizzato per isolare e ridurre l’uscita raddrizzata da una alimentazione AC monofase o trifase da 48 V