Corso di ELETTRONICA INDUSTRIALE

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1 Crs d ELETTRONICA INUTRIALE Inrduze a cverr a cmmuaze Argmen raa Rcham sulle caraersche sache e dnamche degl nerrur elerc efnze dell nerrure elerc deale ruura d prncp del cverre cc/cc abbassare d ense (Buck epwn) Prncp della reglaze d ense a crll d emp (Pulse Wdh Mdula PWM) Flragg della ense d usca Inerrur elerc d penza Inerrur elerc d penza Pwer BJT: U 5V, I A, W μs Pwer MO: U 5V, I 5A, W ns Applcaz lmae (s prefersc nerrur cmanda n ense) Applcaz d penza medpccla (< kw) Inerrur elerc d penza IGBT: U > kv, I > ka, W μs Usa per applcaz d penza meda e grande (kwmw) Inerrur elerc d penza Caraersche sache Cduze: U 3 V P > U Page

2 Inerrur elerc d penza Caraersche sache Inerdze: ff Inerrur elerc d penza Caraersche dnamche Cmmuaze n accense: I ff na ma I ff urane la cmmuaze, l nerrure elerc è un generare d crrene a rampa crescene P ff Inerrur elerc d penza Caraersche dnamche Cmmuaze n accense: U u ff W I U U ff ei s mps dal crcu esern U u ff W Inerrur elerc I U PW f WW Cmmuaze n accense: Energa dsspaa n gn cmmuaze W WW u d U I ff W 2 Inerrur elerc d penza Caraersche dnamche Cmmuaze n spegnmen: Inerrur elerc d penza Caraersche dnamche Cmmuaze n spegnmen: ff ff urane la cmmuaze, l nerrure elerc è un generare d crrene a rampa decrescene ff ff I U W ff ff U ff U ff ei s mps dal crcu esern Page 2

3 I U W ff ff Inerrur elerc U ff PW f WW ff Cmmuaze n spegnmen: Energa dsspaa n gn cmmuaze Wff WW u d ff U I ff W 2 ff ff Inerrur elerc Le perde d cmmuaze s crca prprzal ad I, U ff ed f Le perde d cduze s crca prprzal ad I (ed ndpenden da f ) Le perde d nerdze s rascurabl Inerrur elerc Inerrure deale Perde cmplessve: Pd P Pff PW PW P d P W P f ff al pun d vsa dell anals de crcu a cmmuaze, le ndealà degl nerrur elerc s scarsamene nfluen I emp d cmmuaze degl nerrur s nfa ml pù pccl de emp c cu evlv le grandezze del crcu Le cadue d ense n cduze s slamene rascurabl rspe alle ens n gc nel crcu Inerrure deale al pun d vsa dell anals de crcu a cmmuaze, le ndealà degl nerrur elerc s scarsamene nfluen I crcu veng dunque analzza, n prma apprssmaze, assumend nerrur deal Gl effe delle ndealà (n parclare le perde) veng valua n secda apprssmaze Inerrure elerc deale Caraersche sache Cduze: P Inerdze: ff P ff In amb md d funzamen l nerrure n dsspa penza Page 3

4 Inerrure elerc deale Caraersche dnamche Cmmuaze n accense: Inerrure elerc deale Caraersche dnamche Cmmuaze n spegnmen: I W I W ff W WW u d Wff WW u d ff Inerrur elerc deal chema d prncp del cverre cc/cc abbassare d ense (Buck cverer) Cadua d ense n cduze nulla Crrene n nerdze nulla Temp d cmmuaze null U g Radd. PFC Nessuna penza dsspaa Md d funzamen: ff Reglaze d ense a crll d emp Reglaze d ense a crll d emp U U ff T ff T U g Radd. PFC T perd d cmmuaze f / T frequenza d cmmuaze Page 4

5 Reglaze d ense a crll d emp ff T U T U u () d Ud U T T T U ff T duycycle ccl ule δ T U U δu T U U Cverre abbassare d ense (Buck sepdwn) ff T U PROBLEMA: La frma d da d èdsra U (f) ff T U U 2 U Le armche s a frequenza mulpla d f Ampezza dell armca a frequenza n f : 2U Un sn n n π ( πδ) U δ U 3 f 2f 3f f Flragg della ense d usca Flr passa bass del rdne Flr u passa R bass U (N usa n praca) u R C R Obev: rduze dell dulaze d u O rendmen eleva () Fs Funze d rasfermen ( s) () s U R U R R sc RR R R k s τ Page 5

6 Flr passa bass del rdne Flr passa bass del rdne [db] 2dB/dec Caraersche: F(jω) l flr è dsspav e aenua 4 9 τ F(jω) per avere una bua aenuaze delle armche ccrre che l pl del flr /τ << 2πf l pl a bassa frequenza lma la velcà d rspsa del cverre Quese cdz rend generalmene napplcable l flr del rdne Flr passa bass del rdne Calcl del rendmen erc R R u C R R U U R R U δk R k fare d aenuaze R R Flr passa bass del rdne R R u C R Fare d cverse: M U δ k csane δ M U k Flr passa bass del rdne R R u C R IR I U U U IR R R U ( M) ( M) R ( M) k R U M ( k ) Flr passa bass del rdne R R u C R P UI UIR P η U I P UI δ δ R ( km ) ( M) Page 6

7 Rendmen del flr del rdne P ( ) η km M U P ( M) U k R R R Per avere bu rendmen ccrre rdurre k, cé aumenare R. Có peró lma la massma ense enble. M δk k mn M Rendmen del flr del rdne P ( ) η km M U P ( M) U k R R R Per avere bu rendmen ccrre rdurre k, cé aumenare R. Có peró lma la massma ense enble. Assegna M U /, l valre mnm d k s ha per δ (k M). η M é l massm valre pssble del rendmen Flr passa bass del 2 rdne Flr passa bass del 2 rdne 2 [db] 4dB/dec u L C R () Fs () s () s U U s L 2 s LC R 6 8 ω r F(jω) ω r LC F(jω) Flr passa bass del 2 rdne Caraersche del flr: n aenua n c.c. n è dsspav presena una rsanza (pl cmpless cuga) ha una effcaca d flragg superre a quella del flr del rdne u [V] 2 Flr del 2 rdne Esemp: 48 V U 2 V I Α 2 3 μs U δ U R 2 Ω 25. Valre med d u : U δ U Page 7

8 Flr del 2 rdne mensamen u L C R Flr del 2 rdne mensamen u L C R Pulsaze d rsanza: ωr π 2 f Pulsaze d rsanza: π ωr 2 f In ques md s ene un aenuaze d 4 db dell armca fdamenale a frequenza f. ω r f /T khz LC rad s Flr del 2 rdne mensamen Flr del 2 rdne mensamen u L C R u L C R Lmaze dell dulaze d crrene: Lmaze dell dulaze d crrene: ΔIL U U U U ON δ L f L ΔIL U U U U ON δ L f L <.2 I L 45 μh Fssa U e ΔI L rsula assegna l prd f L. L è dunque an mnre quan maggre è f. Flr del 2 rdne mensamen u L C R rad ω r L 45 μh LC s Flr del 2 rdne Andamen real Anche C è an pù pccla quan maggre è f. C F r L 56. μ 2 ω Page 8

9 [V] U 2 V [V] U 2 V 5 Δ [V] 2 3 μs Flr del 2 rdne Andamen real Tense d usca e sua dulaze 5 [A] μs Flr del 2 rdne Andamen real Tense d usca e crrene nell nduanza μs 2 3 μs Flr del 2 rdne Cclus l flr n aenua e n è dsspav per avere bassa dulaze della ense d usca la frequenza d rsanza deve essere sgnfcavamene nferre alla frequenza d cmmuaze a parà d aenuaze l flr rsula an pù pccl quan pù elevaa è la frequenza d cmmuaze chema cmplessv del cverre Buck (epdwn) unà swchng L C flr carc chema cmplessv del cverre Buck (epdwn) unà swchng Il dd (d lbera crclaze freewheelng) è necessar per la rchusura della crrene quand l nerrure è aper L C flr carc Cclus Il cverre abbassare d ense (Buck epwn) nclude: una seze d cmmuaze (swchng), csua da un nerrure elerc e da un dd un flr del secd rdne Il crll della ense d usca s effeua regland l duycycle c la ecnca PWM Il rendmen del cverre è ercamene unar Page 9