info alimentarori switching ?

[miciotta62]

ok che credo la tensione sia determinata dal
rapporto spire o dalle spire nel secondario,
ma la corrente da cosa e' determinato?
cioe' se puo' dare max 500mA o 3 ampere da cosa?

e la frequenza di oscillazione dello switching
che mi sembra cambia a seconda degli alimentatori
cosa determina ? solo la dimensione "fisica" cioe'
piu o meno piccolo di dimensioni o ?

p.s. avete uno schema di switching di un carica
batterie per cellualre per vedere come sono
fatti ?

[g.schgor]

la corrente da cosa e' determinato?

Dal "carico", cioè per la legge di Ohm

frequenza di oscillazione dello switching

Più è elevata e più è facile "filtrarla" per ottene una corrente
praticamente continua.

Per un esempio di schema vedi:
http://web.tiscali.it/i2viu/electronic/alimswic.htm

[EnChamade]

Da come hai posto la domanda, credo che sia necessario puntualizzare alcuni aspetti di uno switching. La teoria che ci sta dietro è complessa e creco di darti un'idea intuitiva di cosa fa uno switching senza trattare rigorosamente la struttura.
Prendo come esempio un buck (ossia un convertitore step-down non isolato) di figura.

buck.jpg (6.57 KiB) Osservato 11186 volte

Di fatto puoi vedere che il convertitore è realizzato da una zona di switch (formata dall'interruttore e il diodo) e una zona di filtro (formata dagli elementi L e C). La sezione di switch provede a formare un'onda quadra ai capi dell'elemento LC con un'opportuno duty cycle. Infatti, dato il tempo di commutazione, per un periodo l'interruttore rimane chiuso, mentre per il rimanente periodo l'interruttore si apre e per la presenza del'induttore si chide il diodo. In poco parole abbiamo una bella onda quadra con un suo duty cycle ai capi dell'elemento di filtro LC: si può dimostrare che questa tensione possiede un valore medio ( perché è compresa fra 0 e ) e possiede armoniche ai multipli della frequenza di switch .
Se ora dimensioniamo opportunamente l'elemento LC, tale per cui la frequenza di taglio di questo filtro sia molto inferiore di , allora riduciamo notevolmente le ampiezze delle armoniche a e multipli mantenendo intatto il valore medio (diciamo per farti capire, la componente a bassissima frequenza). Quindi in uscita del filtro troviamo una tensione continua (la componente media) e una piccola oscillazione residua (il ripple) dovuto al fatto che il filtro non è in grado di eliminare completamente le armoniche alle frequenza alte.
Il valor medio della quadra generata dalla sezione di switch è data da

dove con D indichiamo il duty cycle. Quindi, in primissima approssimazione abbiamo un circuto che mi porta in uscita una tensione (continua a meno di un ripple) che dipende dalla tensione di ingresso e dal duty cycle con cui piloto l'interruttore.
Per le tipologie isolate, l'idea rimane uguale solo che abbiamo un rapporto spire di mezzo. Inoltre, è possibile costruire topologie che invece di abbassare (come questa) la tensione di uscita la alzano (tipo i covertitori boost)... ma questo è un altro discorso.

Allora potresti chiederti ma chi me lo fa fare di creare un circuito così complesso per ottenere una tensione stabilizzata di uscita? Non bastano i regolatori lineari?
La risposta è molto semplice. Mentre per i regolatori lineari l'idea è di anteporre un elemnto che si occupa di dissipare l'energia in ecesso assorbita dall'alimentazione, lo switching, almeno in prima approssimazione, assorbe l'energia che serve al carico e la "trasforma" secondo le esigenze di quest'ultimo. Questo comporta un notevole aumento dei rendimenti di questi circuiti.

E allora come scegliere la frequenza di switch?
Capirai che a frequenze di switch alte, gli elementi che filtrano sono più piccoli, più facili da realizzare e quindi il filtraggio è migliore. Tuttavia, gli interruttori (che vengono fatti con semi conduttori quali MOSFET, IGBT, ecc) e lo stesso diodo hanno limiti di frequenza e tensioni e correnti sopportate contrapposti. In generale un componente che va più veloce sopporta meno corrente mentre quelli che sopportano alte tensioni e correnti normalmente vanno meno veloci...

Da queste poche parole spero tu possa chiarire il funzionamento di questi circuiti.

Spero di esserti stato d'aiuto!

[lucbie]

Rispolvero questa discussione perché l'argomento è analogo.

Inoltre, è possibile costruire topologie che invece di abbassare (come questa) la tensione di uscita la alzano (tipo i covertitori boost)... ma questo è un altro discorso.

A partire dallo schema base di un convertitore boost, mi chiedo se sia possibile usarlo anche per abbassare la tensione.

Insomma, se realizzo un circuito switching DC-DC di questo tipo, lo alimento a 5 volt e nella partizione resistiva di reazione per il controllo della tensione di uscita metto un potenziometro, ovviamente al variare di quest'ultimo varia la tensione di uscita.
Ma se per variazione del suddetto potenziometro la tensione di uscita va sotto i 5 volt di alimentazione funziona ancora tutto regolarmente?
A naso mi risponderei di sì, ma mi piacerebbe avere conferme.

Grazie in anticipo per eventuali risposte!

Inoltre, in caso affermativo, resto in dubbio sull'efficienza.

[giorgio25760]

No, non riesci ad ottenere una tensione più bassa di quella di ingresso.
La tipologia mostrata è quella di un flyback.
Il suo funzionamento avviene in due fasi:
- fase 1
L'interruttore si chiude e la corrente scorre nell'induttore, questa azione fa si che l'induttore stesso possa immagazzinare energia nel suo nucleo.

- fase 2
L'interruttore si apre e, dato che la corrente non può interrompersi immediatamente all'interno di un induttore, la tensione ai capi dell'induttore si inverte (flies back) --> da qui il nome). Il diodo viene polarizzato direttamente scaricando così l'energia immagazzinata nell'induttore. Questa situazione continua fino a quando tutta l'energia immagazzinata nella fase 1 si sarà esaurita.

Dato che la tensione ai capi dell'induttore si trova ad essere messa in serie alla tensione di ingresso, nel caso la tensione ai capi dell'induttore fosse nulla (cioè non ho mai chiuso l'interruttore) , in uscita come minimo avrei la tensione di ingresso.

Facciamo un ragionamento meno tecnico.
Tra la tensione di ingresso e l'uscita non c'è nulla che possa fare diminuire la continua, c'è solo un induttore che si comporta da corto circuito.

Ciao
Giorgio

[lucbie]

Beh, come funzioni in principio il circuito schematico ideale mi era già sufficientemente chiaro.
Comunque grazie della delucidazione.

Comunque non vedo perché io non potrei ottenere sul condensatore una tensione inferiore dell'alimentazione.
Fino a prova contraria, un condensatore si carica istantaneamente solo a corrente infinita... visto che tale situazione è tipicamente irrealizzabile, non basta che chiudo lo switch a caricare l'induttore in un momento precedente a che il condensatore sia carico alla tensione di alimentazione?

Il tuo ragionamento meno tecnico filerebbe solo nel caso ideale di corrente infinita.

Ti ringrazio per la risposta; forse è il caso di fare una prova e vedere come reagisce un circuito switching DC-DC con integrato (tipo un MC34063 in configurazione step-up - http://www.st.com/stonline/products/lit ... 4063ab.pdf ) ed una partizione resistiva per il controllo sbagliata di proposito.

[BrunoValente]

...Comunque non vedo perché io non potrei ottenere sul condensatore una tensione inferiore dell'alimentazione.
Fino a prova contraria, un condensatore si carica istantaneamente solo a corrente infinita... visto che tale situazione è tipicamente irrealizzabile, non basta che chiudo lo switch a caricare l'induttore in un momento precedente a che il condensatore sia carico alla tensione di alimentazione?..
...forse è il caso di fare una prova e vedere come reagisce un circuito switching DC-DC con integrato (tipo un MC34063 in configurazione step-up - http://www.st.com/stonline/products/lit ... 4063ab.pdf ) ed una partizione resistiva per il controllo sbagliata di proposito.

No lucbie, non serve fare prove, ha ragione giorgio.
Per capirlo non è necessario scendere ad analizzare il funzionamento nel dettaglio, che potrebbe sviarti se non sei meticoloso a considerare bene tutto, è invece sufficiente considerare che la componente continua della tensione sull'induttore deve essere in ogni caso zero perché l'induttore è un corto per la continua. Quindi la componente continua sull'interruttore non può che essere uguale al valore della tensione di alimentazione e questo indipendentemente da cosa fa l'interruttore.
Se l'interruttore è sempre aperto la tensione in uscita è uguale a quella di alimentazione, se invece l'interruttore commuta nasce una componente alternata sull'interruttore che si sovrappone alla componente continua, il diodo la raddrizza e la tensione in uscita aumenta rispetto a prima.

[IsidoroKZ]

Dice un mio conoscente che un induttore per la continua e` un pezzo di filo storto!

A parte quello, con i boost, con carico leggero, capita un altro inconveniente. Quando si applica tensione, tenendo l'interruttore aperto, l'induttanza e la capacita` risuonano, portando la capacita a una tensione piu` alta dell'ingresso. In caso di carico nullo, potrebbe raddoppiare.

[BrunoValente]

Dice un mio conoscente che un induttore per la continua e` un pezzo di filo storto!

A parte quello, con i boost, con carico leggero, capita un altro inconveniente. Quando si applica tensione, tenendo l'interruttore aperto, l'induttanza e la capacita` risuonano, portando la capacita a una tensione piu` alta dell'ingresso. In caso di carico nullo, potrebbe raddoppiare.

Dovrebbe accadere quando l'interruttore commuta alla frequenza di risonanza, non quando l'interruttore è aperto, sbaglio?

[IsidoroKZ]

Dovrebbe accadere quando l'interruttore commuta alla frequenza di risonanza, non quando l'interruttore è aperto, sbaglio?

Capita all'accensione hai un circuito risonante serie con gli elementi scarichi, al quale applichi un gradino di tensione di altezza Vin. Il circuito risonante comincia a risuonare e la tensione sul condensatore arriva fino a 2Vin. Poi vorrebbe scaricarsi di nuovo sull'induttanza, ma c';e` il diodo, e C rimane carico. In qualche caso da` problemi perche' la tensione e` troppo alta rispetto a quanto serve in uscita (pensa ad esempio a un pfc).

Ci sono un po' di tecniche per risolvere il problema, ad esempio visto che la risonanza e` a frequenza molto piu` bassa di quella di switching, si puo` dimensionare l'induttore in modo che saturi durante il transitorio di accensione. Oppure si puo` mettere una resistenza e un diodo in serie collegati fra tensione di ingresso e tensione di uscita. Finche' la tensione di uscita e` minore di quella di ingresso il diodo conduce e la R smorza il risonatore. QUando Vo>Vi la resistenza si toglie dai piedi.

Sono un po' accampato in questo momento, non riesco a fare disegni

PS: questa risonanza e` la stessa per la quale si mette una resistenza in serie al gate di un MOS. In questo caso pero` si vuole evitare uno spegnimento non voluto quando la risonanza, dopo essere arrivata a 2Vin (si fa per dire) vorrebbe tornare indietro.