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ELETTRONICA OGGI 500 - MARZO 2022 29 POWER POWER SUPPLY Tecniche per aumentare i tempi di hold-up Esistono numerose tecniche per aumentare il tempo di mantenimento di un alimentatore, ognuna delle quali presenta vantaggi e svantaggi. Per comprendere al meglio ciò, è necessario un breve riesame di come funziona un alimentatore AC-DC (Fig. 1). Sul lato sinistro si trova la potenza di ingresso AC, che viene filtrata, rettificata e aumentata, utilizzando un convertitore boost, a circa 390 Vdc. La sezione del convertitore DC-DC fornisce l’isolamento dalla corrente alternata e riduce i 390 Vdc alla tensione (inferiore) desiderata. La funzione principale del condensatore elettrolitico (C1) è quella di immagazzinare energia in caso di una breve perdita di alimentazione AC ed evitare l’interruzione dell’uscita DC (hold-up time). La quantità di energia immagazzinata nel condensatore C1 è calcolata come: ½ x C1 x V2. Per aumentare l’energia immagazzinata, e quindi il tempo di mantenimento, è necessario aumentare la quantità di capacità o la tensione sul condensatore. Poiché la tensione V è al quadrato, un aumento del valore di V avrà un impatto esponenziale. Per confrontare i metodi per aumentare il tempo di hold- up, utilizzeremo un sistema ipotetico che richiede un tempo di mantenimento di 200ms e un carico di 150Wa 12 V (con un requisito minimo di tensione di uscita di 11,5 V). Utilizzare un alimentatore di potenza superiore e farlo funzionare con un carico ridotto Un alimentatore di potenza superiore avrà solitamente una quantità maggiore di capacità (C1) rispetto a quella di un alimentatore di potenza inferiore. Questo perché deve essere immagazzinata più energia per un tempo di mantenimento simile. Per il nostro esempio, se dovessimo utilizzare l’alimentatore RWS150B-12 di TDK-Lambda per fornire i 12 V desiderati a 150 W, avremmo solo 30 ms di tempo di mantenimento (Fig. 2), che sarebbe insufficiente. Si noti dal grafico che maggiore è il carico, più rapidamente l’energia immagazzinata in C1 si esaurisce. Al contrario, minore è il carico, più lungo è il tempo in cui C1 è in grado di fornire energia. Per ottenere 200 ms, potremmo utilizzare l’alimentatore TDK-Lambda CUS1500M-12 da 1.500 W. (Fig. 3). Poiché il valore di C1 nel CUS1500M-12 è molto più grande, se l’alimentatore fornisse solo il 10% della sua corrente di uscita nominale (150 W) il tempo di hold-up sarebbe superiore a 200 ms. Questa è una soluzione molto semplice, ma utilizzare un alimentatore da 1.500 W significa dimensioni e costi maggiori. Aggiunta di capacità ai terminali di uscita dell’alimentatore o al carico Inizialmente la capacità aggiuntiva (C3) sull’uscita può sembrare una soluzione facile (Fig. 4). Sulla base dell’equazione 2 riportata nell’apposito riquadro, tuttavia, C3 dovrebbe essere un enorme 4.595.745uF o 4,5 Farad! Utilizzerebbe molto spazio e potrebbe causare la mancata accensione iniziale dell’alimentatore. Quel livello di capacità apparirebbe come un cortocircuito all’alimentazione. C = 2 x Pout x t / (V2 – Vend2) C = 2 x 150 x 0.18 / (122 - 11.52) Come nota, l’alimentatore ha già 20 ms di capacità di mantenimento, quindi è ridotto a 180 ms (0,18s). Fig. 2 – Tempo di hold-up in funzione del carico di uscita per l’alimentatore RWS150B-1 Fig. 3 – Tempo di hold-up in funzione del carico di uscita per l’alimentatore CUS1500M-12