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Un PWM a basso costo può diventare un alimentatore SMPS

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 17 maggio 2011

Il circuito nella figura 1 mostra un generatore a rampa PWM (Pulse Width Modulated) a basso costo utilizzato in modo tale da lavorare come alimentatore di potenza dc/dc a commutazione. In pratica, questo circuito può erogare da 5 a 32 V continui e si può calibrare selezionando il livello di ampiezza della rampa fra 0,3 e 1 V. Si può, inoltre, decidere l’intervallo di tempo minimo che permette di stabilire un duty cycle massimo del 50% per i componenti magnetici dove ciò si renda necessario.

Fig. 1 – Si può usare un generatore PWM a rampa per realizzare un alimentatore SMPS a basso costo (a) purché lo si affianchi a un convertitore da 70 Vdc (b)

Il generatore a rampa nella figura in alto usa esattamente la metà di un comparatore duale LM393, mentre l’altra metà rimane libera per lavorare come PWM per il convertitore. L’ampiezza e la frequenza della rampa dipendono dal riferimento che, per mantenere basso il costo del circuito, può essere un semplice LED rosso con voltaggio approssimativo di 1,7 V ragionevolmente costante alle temperature tipicamente ambientali. Il rapporto fra R1 ed R2 stabilisce l’ampiezza di rampa in relazione al riferimento. R1, R2 e C1 determinano la costante di tempo “off” minima del circuito, mentre R3 e C2 stabiliscono la costante di tempo che fissa il periodo di oscillazione. Si noti, però, che anche R1, R2 e C1 influiscono almeno in parte sulla regolare continuità del periodo e, perciò, è bene tenere presenti gli esempi di configurazione tipici che sono riportati nella tabella 1.

Tabella 1 – Esempi di configurazione

Nella parte in basso della figura si vede come si può usare un convertitore da 70 Vdc come generatore a rampa e se ne può facilmente configurare ogni suo parametro d’ingresso e d’uscita, purché si rispetti la polarizzazione in tensione del transistor FET. Questo esempio utilizza un induttore da 330 µH, ma si può facilmente cambiare tale valore se contemporaneamente si sceglie l’appropriata frequenza di lavoro per il PWM. Si noti che il transistor FET d’uscita non deve commutare troppo rapidamente perché ciò non è necessario, mentre invece è bene che sia rapido a spegnersi e questa fase si può accelerare affiancando un transistor PNP 2N4403 e agganciandolo fra l’uscita del comparatore e la resistenza di pull-up.

Si noti, inoltre, che occorre collegare correttamente la base del FET al comparatore, l’emettitore del FET alla sua base e il collettore a massa, nonché inserire una resistenza da 100 Ohm fra base ed emettitore. Il circuito ha una risposta ai transitori piuttosto bassa che si può, comunque, regolare cambiando la costante di tempo costituita da R5 e C3. Inoltre, R9 e R5 formano un divisore di tensione che serve a garantire che l’errore di tensione minimo sul comparatore PWM sia sempre e comunque maggiore del punto più basso della rampa. Si ricordi, infine, che il convertitore non può lavorare senza l’indispensabile R9.
 

Dwayne Reid, Edmonton

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