ultimo aggiornamento 14 dicembre 2009 |
|
I convertitori DC/DC sono
apparecchiature di Elettronica di Potenza che rendono possibile la
connessione di reti in continua, aventi livelli di tensione differenti.
Essi sono, talvolta, denominati chopper, termine che in inglese
significa “affettatore”, perché il loro principio di funzionamento si
basa sulla parzializzazione della loro tensione di uscita sul carico e,
cioè, sulla variazione dell’intervallo di tempo di conduzione di alcuni
elementi semiconduttori.
Questi convertitori sono generalmente controllabili, cosicché le
tensioni di uscita possono essere regolate e/o mantenute costanti, anche
se si hanno variazioni della tensione di alimentazione o del carico.
I chopper sono stati tradizionalmente impiegati negli azionamenti
elettrici a velocità.
I convertitori elettronici a switch DC-DC sono disponibili per
convertire un livello di tensione in un altro.
Questi circuiti, molto simili agli alimentatori switching, tipicamente
compiono la conversione applicando tensione continua DC su un induttore
per un periodo di tempo (di solito in un range di frequenza da 100 kHz a
5 MHz) nel quale scorre una corrente elettrica così da immagazzinare
energia magnetica, quando viene tolta la tensione si trasferisce
l'energia immagazzinata come tensione d'uscita del convertitore in
maniera controllata. Agendo sul rapporto di on/off time, detto anche
duty cycle, la tensione d'uscita rimane regolata anche se la corrente
d'uscita cambia.
Questo metodo di conversione è molto efficiente (compreso tra 80% e il
95%) a differenza del metodo lineare che dissipa potenza.
Grazie all'elevata efficienza si aumenta la durata delle batterie dei
dispositivi portatili. Uno svantaggio dei convertitori a
commutazione è il rumore elettrico generato alle alte frequenze che
comunque può essere limitato con appositi filtri.
Il circuito integrato utilizzato in questo progetto è LM2577 prodotto
dalla National Semiconductor ed è un convertitore tipo boost (o
convertitore step-up) è un convertitore DC-DC con una tensione di uscita
maggiore dell'ingresso.
È una classe di alimentatori a commutazione contenenti almeno due
commutatori a semiconduttore (un diodo e un transistor) e almeno un
elemento accumulatore di energia.
Filtri composti da combinazioni di induttori e capacità sono spesso
aggiunti ad un convertitore boost per migliorarne le caratteristiche.
Storia
Per problemi di efficienza, il commutatore deve aprire e chiudere il
circuito molto velocemente e avere poche perdite. L'avvento
di commutatori a semiconduttore nei primi anni del 1950 ha rappresentato
un passo fondamentale dato che ha in pratica reso possibile l'esistenza
dei convertitori come il boost. I commutatori a
semiconduttore si accendono e spengono velocemente e durano più a lungo
rispetto ad altri commutatori come quelli a valvole o a relè. I primi
convertitori cc-cc furono sviluppati nei primi anni del 1960 non appena
divennero reperibili i primi commutatori a semiconduttore.
La domanda nell'industria areospaziale di convertitori piccoli, leggeri
e efficienti ha provocato lo sviluppo di questa tecnologia.
I sistemi a commutazione come gli alimentatori swiching sono una sfida
per il progettista dato che il funzionamento del modello del circuito
dipende dal fatto che il commutatore sia aperto o chiuso.
R.D. Middlebrook del Caltech nel 1977 pubblicò i modelli per i
convertitori dc-dc in uso oggigiorno. Middlebook fece una media della
configurazione circuitale per ogni stato del commutatore usando una
tecnica chiamata media dello spazio di stato (o state-space averaging).
Questa semplificazione ha ridotto i due sistemi in uno. Il nuovo modello
risultante portò alla comprensione delle equazioni di progettazione che
sono state utili sino ad oggi alla crescita dei sistemi SMPS (en:Switched-mode
power supply).
Caratteristiche
Richiede pochi componenti esterni
Uscita NPN switches 3.0A, sino a 65V
Ampia tensione d'ingresso compresa tra 3.5V e 40V
Current-mode operation for improved transient response, line regulation, and current limit
Oscillatore interno a 52 kHz
Funzione Soft-start
Uscita protetta da limitazione in corrente, bassa tensione alta temperatura
|
LM2577-adj SIMPLE SWITCHER® Step-Up Voltage Regulator | ||
Piedinatura | Datasheet | Foto dell'integrato |
Diodo schottky 1N5819 | ||
Piedinatura | Datasheet | Foto |
Elenco revisioni | |
14/12/2009 | Inserito immagini del prototipo |
24/11/2009 | Emissione preliminare |