EO516_marzo_2024

POWER BUCK-BOOST CONVERTER figura 3 mostra il profilo di efficienza della scheda di- mostrativa DC2814A-A con uno sweep di tensione di in- gresso da 4 V a 24 V e un carico che varia dal 10% all’80%. Utilizzando l’LT8210, questa demoboard funziona con una tensione di ingresso da 4 V a 40 V, con una corrente a pieno carico di 3 A e una tensione di uscita compresa tra 8 V e 16 V. Il funzionamento in modalità PassThru porta aumenti di efficienza fino a +5% con i carichi più pesanti e fino a +17% con quelli più leggeri, ad esempio con un carico di corrente del 10%, se riferito al funzionamento buck-boost. Perciò, in condizioni di funzionamento con carico leggero, la modalità PassThru offre un migliora- mento significativo. In particolare, mentre la modalità PassThru dell’LT8210 consente di impostare una tensione di uscita boost di- versa da quella di uscita inmodalità buck, quando la ten- sione di ingresso si aggira intorno alla tensione di uscita impostata, compare la regione buck-boost. Quest’area di buck-boost presente nell’LT8210 è dovuta all’interse- zione delle regioni di controllo buck e boost rispetto alla regolazione della corrente di un unico induttore. Per comprendere l’effetto applicato della modalità PassThru, si consideri il sistema della figura 4. Il conver- titore buck-boost a 4 switch è utilizzato come pre-rego- latore di un convertitore point-of-load utilizzato anche come driver del motore. Mentre la fonte di alimentazio- ne è un supercondensatore da 24 V, il motore DC richie- de una specifica di ingresso di 9 V e 0,3 A. Il convertitore buck-boost utilizzerà la modalità PassThru o il controllo buck-boost a 4 switch convenzionale che opera in mo- dalità di conduzione continua (Continuous Conduction Mode, CCM). Si noti che il controllo buck-boost conven- zionale non dispone della modalità PassThru. Ha solo il funzionamento buck, boost e buck-boost, come illu- strato nella figura 3. Il sistema che utilizza la modalità PassThru ha una ten- sione di uscita boost impostata a 12 V e una tensione di uscita buck a 27 V. Ciò consente di mantenere la tensio- ne di partenza del supercondensatore entro i limiti della banda passante. 5 Pertanto, il sistema passa in modalità PassThru da 24 V alla tensione di 12 V del superconden- satore. Durante questo periodo, l’efficienza raggiunge il 99,9%. Si noti che il convertitore passa in modalità buck-boost, con conseguente calo dell’efficienza prima di passare alla modalità boost. D’altra parte, il sistema che opera in controllo buck-boost convenzionale è sta- to impostato per funzionare con una tensione di uscita costante di 16 V. Questo è stato fatto per impostare la tensione di uscita nell’intorno del valor medio dei limiti della banda passante. La figura 5 mostra un confronto tra i rendimenti dei due convertitori buck-boost quando la tensione passa da 4 V a 24 V con 2,7 W. La modalità PassThru aumenta l’ef- ficienza del 22-27% rispetto al sistema controllato in modo convenzionale. Per avvalorare ulteriormente la differenza tra i due sistemi, sono stati testati con la fun- zione di emulazione della batteria dell’IT6010C-80-300 Fig. 3 – Profilo di efficienza del DC2814A-A Fig. 4 – Schema a blocchi del motore alimentato da supercondensatori ELETTRONICA OGGI 516 - MARZO 2024 35