Un controllore digitale per compensare un controllo analogico

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 30 ottobre 2009

Molti moderni circuiti integrati digitali per il controllo di potenza mancano in alcune basilari caratteristiche e, per esempio, non incorporano il driver di comando gate e il limitatore di corrente che, invece, abitualmente si trovano in tutti i circuiti analogici. I controllori digitali di potenza hanno generalmente solo uscite logiche PWM, Pulse Width Modulated, mentre i driver discreti per i gate raramente includono un circuito limitatore di corrente. Inoltre, molti transistor FET di protezione possono lavorare solo a bassa frequenza e in applicazioni con basse potenze in gioco.

L’integrato LM3485 di National Semiconductor ospita a bordo sia il driver ad alta potenza per il gate sia il limitatore di corrente. Tuttavia, lo schema di controllo a isteresi di questo integrato analogico rischia di non saper garantire prestazioni soddisfacenti nelle applicazioni dove la frequenza di commutazione sia molto elevata e, inoltre, non può in alcun modo regolare retroazioni con tensione al di sotto del riferimento interno di 1,24 V.

Un semplice circuito PID (proporzionale/integrale/differenziale) potrebbe risolvere le limitazioni di questo schema di controllo, ma a patto di aggiungere una non trascurabile complessità. Il chip integrato di controllo CLZD010 della famiglia CLOZD (Caldwell Loop Optimization in Z Domain) prodotta da Flextek Electronics riesce a effettuare lo stesso tipo di controllo in modo più semplice, grazie a un apposito modulo di elaborazione digitale embedded. In pratica, un compensatore nel dominio del tempo sostituisce i parametri operativi di ben tre circuiti PID nel dominio della frequenza, senza bisogno di complesse analisi di stabilità. Questo circuito non richiede l’interfacciamento di un PC perché se ne può facilmente osservare la risposta in frequenza e, quindi, modificare la configurazione dei pin fino a compensare adeguatamente il guadagno ad anello della retroazione. In questo caso, comunque, l’uscita PWM è solo un semplice driver logico di livello.

Fig. 1 – Unendo la semplicità e la robustezza del controllo digitale ad anello chiuso del CLZD010 con l’efficienza del limitatore di corrente analogico a elevata potenza dell’LM3485 si ottengono i vantaggi di entrambe le tecnologie

Il circuito in figura 1 unisce la semplicità e la robustezza del controllo ad anello chiuso del controllore digitale CLZD010 con l’efficienza del limitatore di corrente a elevata potenza del chip analogico LM3485, ottenendo così i vantaggi di entrambe le tecnologie. In pratica, il PWM del chip logico risolve elegantemente l’isteresi del comparatore nel chip analogico per il comando delle commutazioni del FET. Un secondo comparatore connesso al pin 1 ISNS del chip LM3485 si occupa di spegnere il FET se la tensioni supera un predeterminato valore in fase di conduzione, limitando così la corrente.

Fig. 2 – Risposta termica del circuito; (a) il circuito ad anello aperto impiega circa tre minuti per raggiungere circa due terzi del valore finale, mentre il circuito completo con la retroazione è molto più veloce e (b) quando la temperatura è stabilizzata abbassa la tensione di regolazione per impedirne l’oscillazione

Nel grafico della risposta termica nel tempo (Fig. 2a) si vede che il circuito impiega circa tre minuti nella sola tradizionale regolazione ad anello aperto per raggiungere circa due terzi del valore finale della temperatura, mentre la regolazione ad anello chiuso comprensiva del CLOZD è nettamente più veloce e arriva al valore finale in 134 secondi. In quello stesso istante la tensione di regolazione scende bruscamente per permettere alla temperatura di stabilizzarsi senza più oscillare, come si vede nella figura 2b.

Si può configurare questo circuito giocando sulla combinazione dei due effetti fino a soddisfare un’ampia gamma di condizioni applicative.
 

David Caldwell, Flextek Electronics



Contenuti correlati

  • Toshiba annuncia un driver compatto per motori passo-passo da 4,5V a 33V

    Toshiba Electronics Europe ha realizzato un driver per motori passo-passo particolarmente compatto e altamente integrato che aiuta a miniaturizzare i progetti e a migliorare l’affidabilità dei prodotti, riducendo al contempo la distinta base e il time-to-market. Il...

  • Specificare le soluzioni di illuminazione a LED per gli ambienti industriali

    Questo articolo esamina le metriche delle prestazioni tra cui lumen, potenza, efficacia, lux, distribuzione zonale dei lumen, temperatura di colore prossimale, indice di resa cromatica, vita utile nominale e costi associati agli apparecchi di illuminazione industriale, con...

  • I FET di UnitedSiC disponibili da Mouser

    Mouser Electronics ha integrato nella sua offerta i FET UF4C e UF4SC 1200 V in carburo di silicio (SiC) di UnitedSiC (ora Qorvo). Questa famiglia di dispositivi di quarta generazione è utilizzabile per soluzioni di potenza in...

  • Nuove schede Click di Mikroelektronika con driver per motori passo-passo di Toshiba

    Toshiba Electronics Europe ha annunciato una nuova serie di schede Click di Mikroelektronika dotate dei suoi driver bipolari per motori passo-passo, per semplificare e rendere più veloci la valutazione e la prototipazione dei dispositivi. Questi driver vengono...

  • Come specificare le soluzioni di illuminazione a LED per gli ambienti industriali

    Questo articolo esamina le metriche delle prestazioni tra cui lumen, potenza, effi cienza, lux, distribuzione zonale dei lumen, temperatura di colore correlata, indice di resa cromatica, vita utile nominale e costi associati agli apparecchi di illuminazione industriale, con particolare...

  • Le migliori procedure per fornire potenza con USB4

    Le prese USB si trovano ormai ovunque e a tutti coloro che hanno uno smartphone sarà certamente capitato di ritrovarsi a fissare una di quelle porte chiedendosi se avrebbe mai ricaricato il proprio dispositivo Leggi l’articolo completo...

  • Toshiba amplia la sua gamma di driver per motori passo-passo

    Toshiba Electronics Europeha presentato un nuovo driver per motori passo-passo a corrente costante da 40V/2,0A che non richiede un resistore di misura della corrente. Il nuovo TB67S539FTG è alloggiato in un package QFN32 da 5x5mm e si...

  • Azionamenti e controllo del movimento

    Un sistema di azionamento non è composto solamente da un generatore di corrente e da un motore ma è coadiuvato da altre parti fondamentali che ne determinano le azioni da intraprendere, come i controlli di feedback, il...

  • I nuovi driver di TI per motori BLDC

    Texas Instruments (TI) ha presentato i primi driver per motori brushless (BLDC) da 70 W in grado di offrire un controllo trapezoidale e FOC (field-oriented control) senza codice e sensorless. Questi dispositivi consentono agli ingegneri di mettere...

  • Da Maxim Integrated un driver per retroilluminazione automotive con convertitore boost integrato

    Maxim Integrated Products ha presentato MAX25512, un driver automotive a quattro canali e bassa tensione di ingresso per la retroilluminazione a led, dotato di convertitore boost integrato. Questa soluzione integrata permette di mantenere una piena e costante...

Scopri le novità scelte per te x