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EO POWER - SETTEMBRE 2023 XIX DC/DC CONVERTERS [1] Strumento online REDEXPERT: https://redexpert.we-online.com/ [2] Moduli di alimentazione serie MagI3C: http://we-online.de/magic Didascalie Tab. 1 – Riassunto delle problematiche e delle soluzioni in fase di progettazione di un convertitore DC/DC Fig. 2 – Efficienza nella modalità PWM forzata dipendente da diverse condizioni di carico, modulo di alimentazione MagI 3 C WE 171010550 Fig. 3 – Efficienza modalità PFM / PWM, modulo di alimentazione MagI3C WE 171010550. Fig. 4 – Confronto tra la modalità PWM e PFM, modulo di alimentazione MagI 3 C WE 171010550 Fig. 5 – Bus a 24 V con tolleranze definite Fig. 6 – Il MicroModule (171930601) offre un range per la tensione di ingresso molto ampio e un package di dimensioni ridotte con buone prestazioni termiche e una tensione di uscita regolabile Sf ide Soluzione Spazio ridotto per la scheda e richiesta di potenza elevata Fattori di forma molto ridotti e alte densità di potenza Durata limitata della batteria Corrente di standby estremamente bassa e alto rendimento Sensibilità termica A lto rendimento Ciclo di vita del prodotto lungo e affidabile Tecnologia matura e altamente comprovata (convertitore buck sincrono con packaging affidabile qualificato in base agli standard più elevati) Radiazioni EMI molto basse Induttore schermato integrato, layout substrato ottimizzato, loop di corrente brevi Line rejection Ridotta tolleranza tensione di uscita e ripple ridotti Modifiche carico dinamico inatteso Rapida risposta transitori Tab. 1 – Riassunto delle problematiche e delle soluzioni in fase di progettazione di un convertitore DC/DC • Carico elevato - l’applicazione funziona in condizioni nominali che determinano un consumo energetico no- minale Il sistema di gestione dell’energia deve quindi essere suf- ficientemente flessibile da otti izzare prestazioni e ren- dimento in entrambe le situazioni di carico Rendimento e comportamento di switching In figura 2 e in figur 3 viene illustrato il re dimento del modulo di alimentazione WE-MagI 3 C MicroModule da 1,2 A,171010550, co e esempio delle diverse situazioni di ca- rico illustrate in precedenza. In figura 2 è possibile notare il comportamento “tipico” che ci si aspetta da converti- tori buck standard operanti in modalità PWM (Pulse Wi- dth Modulation). La modalità PWM forzata è ampiamen- te utilizzata e presente nella maggior parte delle unità di alimentazione industriali. Questa modalità è adatta per questo tipo di applicazioni in quanto opera in condizioni di carico elevato per la maggior parte della loro vita di eser- cizio. Applicazioni come i sensori, tuttavia, presentano una situazione di carico differente. Poiché in questo caso la condizione di carico ridotto rappresenta la condizione di esercizio predominante, è necessario modificare il com- portamento del regolatore per assicurare prestazioni otti- mali in questa situazione di carico. La modalità di modulazione a frequenza di impulsi (PFM ¬– Pulse Frequency Modulation) offre chiaramente valori di rendimento maggiori in quanto la corrente di carico di- minuisce (Fig. 3). Ciò favorisce una durata maggiore della batteria in dispositivi alimentati in questa modalità. Se si considera la curva grigia V out = 1,8 V, la transizione tra modalità PFM e modalità PWM è di circa 400 mA. Il punto esatto in cui ha luogo la transizione dipende dalla tensione di uscita e dalla tensione di ingresso scelte. Fig. 2 – Efficienza nella modalità PWM forzata dipendente da diverse condizioni di carico, modulo di alimentazione MagI3C WE 171010550 Fig. 3 – Efficienza modalità PFM / PWM, modulo di alimentazione MagI3C WE 171010550.