Quando si progetta un convertitore di potenza a commutazione di tipo push-pull oppure un controllo motori spesso si cerca di ottenere degli impulsi alternati caratterizzati da un tempo morto fra essi quanto più ridotto possibile perché così si possono minimizzare alcune anomalie di conduzione che talvolta si presentano in alcuni dispositivi con uscita a commutazione.
I controllori integrati a commutazione hanno questa funzione operativa in dotazione, ma per lo più in configurazione ad anello chiuso per minimizzare il numero dei pin. Tuttavia, quando si sviluppa un circuito di controllo per uno stadio a commutazione c’è bisogno di usare un anello di regolazione aperto.
La figura 1 mostra come si può realizzare un generatore d’impulsi di questo tipo usando due comuni circuiti integrati e ottenendo che i due segnali di comando per gli stadi d’uscita a canale P e a canale N (overlapping e non overlapping) siano entrambi disponibili simultaneamente. In pratica, l’ingresso del circuito sul pin 10 dell’IC1 giunge dal generatore di clock IC2F, mentre una sua replica invertita e leggermente ritardata arriva al pin 9 dell’IC1 dall’IC2A. Quindi, l’IC1 decodifica entrambi gli ingressi, originale e ritardato, per formare l’uscita come illustrato nella tabella 1.
Fig. 1 – Un semplice generatore d’impulsi realizzato con due integrati comunemente disponibili in commercio
Considerando che l’IC1 è un demultiplexer analogico, allora se ne può configurare le uscite in modo che siano entrambe alte o entrambe basse semplicemente introducendo uno o più resistori di pull-up o di pull-down. Si può, inoltre, stabilire lo stato inattivo dell’uscita in posizione alta o bassa facendo sì che i pin X e Y siano entrambi polarizzati alla tensione di alimentazione oppure a massa. In funzione dello stato degli ingressi A e B sull’integrato IC1A, i commutatori interni nell’IC1 possono collegare X con X0, X1, X2 o X3 e, similmente, Y con Y0, Y1, Y2 o Y3.
Tabella 1 - Sequenza degli stati all’ingresso principale
Dopo di essi, i buffer da IC2B a IC2E invertono i segnali prima di fornirli alle uscite che, dunque, possono essere utilizzate come sorgenti di segnali con frequenza variabile o con duty-cycle variabile. Si può, infine, decidere il tempo morto fra gli impulsi usando la costante di tempo fornita da R1 e C1, indipendentemente dalla frequenza o dal duty-cycle.
Può essere che, in base alle caratteristiche dei dispositivi che saranno poi connessi all’uscita e in funzione della frequenza di commutazione prescelta, i buffer d’uscita richiedano uno stadio addizionale di amplificazione a transistor Mosfet. In tal caso bisogna ricordarsi che potrebbe essere necessario alzare un poco la tensione d’alimentazione affinché i transistor lavorino correttamente.
Generalmente, una tensione di alimentazione più alta implica anche una maggior velocità operativa.
La serie degli integrati MC14xxx è la medesima dei CD4xxx, ma se si vogliono utilizzare integrati con frequenza operativa più elevata basta rivolgersi a due prestigiosi fornitori come