Regolatori switching. Convertitore Boost. Analisi modo continuo. Protezioni e disturbi Politecnico di Torino 1

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Regolatori switching. Convertitore Boost. Analisi modo continuo. Protezioni e disturbi Politecnico di Torino 1"

Lamberto Simonetti
7 anni fa
Visualizzazioni

1 Regolatori switching 1 Analisi modo continuo Protezioni e disturbi Politecnico di Torino 1

2 Analisi modo continuo 3 Schema La caratteristica peculiare del convertitore boost è che la tensione d uscita è più alta di quella d ingresso, da cui il nome di step-up Il convertitore boost è il duale del buck. Considerando il diodo un interruttore e scambiando la tensione d uscita con quella d ingresso si ottiene un buck! Politecnico di Torino 2

3 Analisi CCM: considerazioni iniziali Si trascurano le cadute di tensione su D e su S Con S chiuso, la tensione ai capi di L vale V L =V I Con S aperto, la corrente in L continua a scorrere tramite D e V L cambia segno. Il verso della corrente deve essere concorde col diodo. Quindi: Nel convertitore boost V I <V U 5 Analisi CCM: interruttore chiuso Indichiamo con I a la corrente in L alla chiusura dell interruttore Con S chiuso, i L (t) = I a +tv I /L Politecnico di Torino 3

4 Analisi CCM: interruttore chiuso Con S chiuso, i L (t) = I a +tv I /L Al termine di T 1 la corrente avrà raggiunto il valore I b = I a +T 1 V I /L I b I a =T 1 V I /L 7 Analisi CCM: interruttore aperto Con S aperto, la tensione ai capi di L è V L =-(V U V i ) Essendo V U costante in un periodo, la corrente I L sarà una rampa. Il valore finale dovrà coincidere con I a (ipotesi di regime) Politecnico di Torino 4

5 Analisi CCM: interruttore aperto Con S aperto, i L (t) = I b +t (-V U + V I ) / L Al termine di T 2 la corrente avrà raggiunto il valore I a = I b -T 2 (V U V i )/ L I b I a = T 2 (V U V i )/ L 9 Analisi CCM: transcaratteristica Eguagliando le due espressioni di I b I a si ottiene: T 1 V I /L =T 2 (V U V i )/L (T 1 +T 2 )V I = T 2 V U V U =V I (T 1 +T 2 ) /T Politecnico di Torino 5

6 Analisi CCM: transcaratteristica Eguagliando le due espressioni di I b I a si ottiene: V U =V I (T 1 +T 2 ) /T 2 Esprimendo T 2 in funzione del Duty-Cycle D si ha: T 2 = T SW (1- D ) M =V U /V I =1 / (1-D ) Politecnico di Torino 6

7 Protezioni Che cosa succede in caso di anomalie in ingresso o uscita? Cortocircuito in uscita: KO Anche aprendo l interruttore non si può separare il carico dalla tensione d ingresso. Non si può limitare la corrente Sovratensioni in ingresso: OK L interruttore è di tipo low-side, non è esposto alle sovratensioni impulsive d ingresso, che sono filtrate dal filtro passabasso formato da L e C u. 13 Correnti d ingresso i S, corrente nell interruttore, scorre solo quando S è chiuso, ed è la stessa di L La corrente in C i è quella dell induttore privata del valor medio La corrente d ingresso I i è il valor medio di I L Politecnico di Torino 7

8 Correnti d uscita La corrente nel diodo scorre solo quando S è aperto, ed è anch essa pari a I L La corrente in C u èpari alla corrente nel diodo privata del valor medio La corrente I u è pari al valor medio della corrente nel diodo 15 Disturbi Dall esame delle correnti si deduce che: Il convertitore produce bassi disturbi in ingresso (non vi sono salti di corrente) La corrente d uscita invece è impulsiva, quindi un convertitore boost inietta facilmente disturbi nei circuiti a valle Considerazioni analoghe portano a dire che il condensatore d ingresso sarà sottoposto a bassi stress (corrente RMS bassa) mentre quello d uscita sarà molto più sollecitato Politecnico di Torino 8

9 Regolazione in CCM Il progetto del sistema di controllo di un boost CCM è problematico M =1 / (1-D ) Zero nel semipiano di destra nel guadagno d anello Il sistema è instabile a meno che alla frequenza dello zero il guadagno sia molto basso 17 Regolazione in CCM E possibile controllare un boost CCM solo se la banda del sistema di controllo è molto stretta Questo porta a scarsa regolazione dell uscita Non si usa quasi mai come regolatore di tensione Politecnico di Torino 9

Documenti analoghi

Convertitore Buck-Boost. Analisi modo continuo. Protezioni e disturbi. Modo discontinuo. Limiti modo continuo. Regolatori switching

Convertitore Buck-Boost. Analisi modo continuo. Protezioni e disturbi. Modo discontinuo. Limiti modo continuo. Regolatori switching Regolatori switching 1 Analisi modo continuo Protezioni e disturbi Modo discontinuo Limiti modo continuo 003 Politecnico di Torino 1 Analisi modo continuo 3 Schema La caratteristica peculiare del convertitore