Corso di ELETTRONICA INDUSTRIALE

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1 orso di EETTRONA NDSTRAE Analisi del funzionameno coninuo del converiore Buck Argomeni raai Analisi dei circuii non lineari con inerruori e diodi onveriore abbassaore di ensione (Buck): Analisi del funzionameno coninuo (oninuous onducion Mode, M) Fase di on (inerruore chiuso) Fase di off (inerruore apero) Forme d onda complessive araerisica di conrollo Ondulazione di correne e di ensione Analisi dei circuii con inerruori Approccio lineare a rai Si sudia separaamene ogni modo di funzionameno (corrispondene ad uno sao di diodi ed inerruori), in cui il circuio é lineare. Si compongono le sequenze di modi: idenificando le condizioni di inizio e di fine di ciascun modo deerminando la successione dei modi rasferendo le condizioni finali di un modo come condizioni iniziali del modo seguene Schema del converiore Buck S D uniá swiching filro o inerruore ideale (on =0, off =0, swon = swoff =0) diodo ideale (on = 0, off = 0, swon = swoff = 0), ideali (R = 0, ESR = 0, ES = 0) u i = = cosane u o = o = cosane (ω r << 2πf s ) i o = = cosane Forme d onda ipiche del converiore u o i o = D u o é effeivamene ben livellaa (u o = o ) ha ondulazione (ripple), ma é sempre > 0 Queso modo di funzionameno ( > 0) si chiama modo coninuo (M = oninuous onducion Mode) Analisi del funzionameno coninuo Tempo di chiusura d ( on ) S on D off o l diodo é inerdeo. l generaore fornisce energia al filro e al carico. Page

2 on i i u u S o S on D off u o Tensioni e correni durane on u = o on i i = = = i c = (diodo conropolarizzao) u = o i() = i( ) u( ) d i min = 0 τ τ 0 max min on Δon = o on = fs Tensioni e correni durane on on = = 0 Tempo di aperura d ( off ) S off D on o max = 0 min = on l diodo conduce alimenazione non fornisce energia energia del carico viene fornia dal filro off ii S off i i = 0 = 0 u = o D on u = i c = o i() = i( 0) u( ) d = imax τ τ 0 u o max min Tensioni e correni durane off off off u = o Δ off = o o off = ( δ) fs Page 2

3 Tensioni e correni durane off Forme d onda complessive: = = 0 max min Δ off off on max min off = 0 = A regime: = 0 = Ondulazione (ripple) di correne: Δ Δ Δ i on = off = = o o on = off u o Forme d onda complessive: u u Forme d onda complessive:, Smax Smax = max = Δ 2 S off on o A regime: ( ) on = off on = ( on off ) = on = δ TS on on S = min max on = Forme d onda complessive:, Smax Smax = max = Δ 2 S on S = min max on = Smax = on Noa: i = S = δ = o Pi = i = o iò è coerene con la conservazione della poenza: da cui: i i Pi = Po i = o i = o = δ o Page 3

4 Dmax Forme d onda complessive:, D max = max = Δ 2 Dmax Forme d onda complessive:, Dmax = max = Δ 2 on D = min max off = δ ( ) on D = min max off = δ ( ) on on Dmax = Forme d onda complessive: u A regime: = = Forme d onda complessive: u u Δu = u = d Forme d onda complessive: u Δu Δu = u = d Δu n off = max 2 2 Δ = T S Δ = fs Esempio di dimensionameno = 24V ± 20% o = 2V Δ o % o Page 4

5 Esempio di dimensionameno = 9.6V 28.8V o = 2V δ = o 2 2 = = max min Δ = o o on = off = δ f s ( ) Esempio di dimensionameno = 9.6V 28.8V o = 2V δ = o 2 2 = = i imax imin max min Δ off on Esempio di dimensionameno = 9.6V 28.8V o = 2V Δ è massimo quando δ è minimo (se o è cosane) Esempio di dimensionameno = 9.6V 28.8V o = 2V Δ = f s max Poso: Δ max = 0.2 On (M per O > 0. On ) Esempio di dimensionameno = 9.6V 28.8V o = 2V Δ = f s max Esempio di dimensionameno = 9.6V 28.8V o = 2V Δ Δ max Δ max = = max 8 f s 8fsΔmax Poso: Δ max = 0.2 O e f s = 00kHz = = 75μH fsδ max max Page 5

6 Esempio di dimensionameno = 9.6V 28.8V = 4.6 μf Pulsazione di risonanza: o = 2V = 4.7 μf ω r = 35 krad / s araerisiche saiche del converiore Buck in M araerisica di conrollo o = δ onrollo lineare δ Δ Ondulazione di correne 4 f S ( δ) Δ = fs 0.5 δ Rmax Andameni di correne e ensione del diodo (reale) on off inverso induanza parassia in serie direo Osservazioni a correne di inverso puó avere lo sesso ordine di grandezza della correne direa Al inverso sono associae perdie l direo é normalmene ininfluene diodi vanno sceli sof (per ridurre la sovraensione) e fas (per ridurre Rmax e le perdie) Rmax Osservazioni fas sof Andameni reali della correne in S e D Dmax on = diodi vanno sceli sof (per ridurre la sovraensione) e fas (per ridurre Rmax e le perdie) l inverso del diodo causa sovracorreni nell inerruore Page 6

7 Andameni reali della correne in S e D Dmax Smax on on = onclusioni Si è analizzao il funzionameno coninuo (M) del converiore abbassaore di ensione (buck) l converiore ha una caraerisica di conrollo lineare parameri del filro vengono sceli per limiare l ondulazione della ensione d uscia e della correne nell induanza l filro risula ano più piccolo quano più elevaa è la frequenza di commuazione e solleciazioni in ensione e correne sono influenzae dal inverso del diodo Page 7