Elettronica di potenza
Porte logiche
Interruttori allo stato solido
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Porte logiche
Caratteristiche delle porte logiche
Scalamento di tensione
Amplificazione di potenza
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Elettronica di potenza
Porte logiche
Porte logiche
Caratteristiche delle porte logiche
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Interfacciamento di porte logiche
Il segnale di comando proviene da un circuito
logico ed ha in genere scarsa capacità di
pilotaggio
Solo carichi compatibili con le uscite della porta
possono essere pilotati direttamente
Come si verifica la compatibilità tra porta logica e
carico?
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Porte logiche
Caratteristiche delle porte logiche
Occorre verificare le caratteristiche statiche della
porta che pilota il carico:
IOL: corrente massima assorbibile dalla porta a
livello logico basso
IOH: corrente massima erogabile dalla porta a
livello logico alto
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Caratteristiche delle porte logiche
VOL: massimo livello di tensione in uscita dalla
porta in corrispondenza del livello logico basso se
|IO|<|IOL|
VOH: minimo livello di tensione in uscita dalla porta
in corrispondenza del livello logico alto se
|IO|<|IOH|
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Porte logiche
Parametri statici porte logiche
Famiglia
logica
VAL
IOH
IOL
VOH
VOL
TTL LS
5V
- 400µA
8mA
2,7V
0,5V
HCMOS
4,5V
- 4mA
4mA
3,84V
0,33V
AC
4,5V
-24mA
24mA
3,76V
0,44V
La capacità di pilotaggio deriva dalle caratteristiche
statiche della porta logica, elencate nei datasheet
Il carico può essere collegato verso il riferimento o
l’alimentazione, configurazioni high-side o low-side
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Collegamento diretto Low-Side
La logica TTL e le
sue derivate hanno
bassa capacità di
pilotaggio High-Side,
si usano quasi
sempre in Low-Side
Esempio tipico è il
pilotaggio di LED o
relè
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Porte logiche
Esempio: LED pilotato da porta TTL-LS
Specifiche LED:
VD = 1,7 V
ID = 5..10 mA
Specifiche porta TTL LS:
IOL = 8 mA
VOL = 0,5 V
IOH = 0,4 mA
VOH = 2,7 V
VAL = 5 V
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Esempio: LED pilotato da porta TTL-LS
Specifiche LED:
VD = 1,7 V
ID = 5..10 mA
Specifiche porta TTL LS:
IOL = 8 mA
VOL = 0,5 V
IOH = 0,4 mA
VOH = 2,7 V
VAL = 5 V
Non possibile High-Side
Compatibile Low-Side
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Esempio: LED pilotato da porta TTL-LS
Specifiche LED:
VD = 1,7 V
ID = 5..10 mA
Specifiche porta TTL LS:
IOL = 8 mA
VOL = 0,5 V
IOH = 0,4 mA
VOH = 2,7 V
VAL = 5 V
R =
Non possibile High-Side
Compatibile Low-Side
V AL −V D −VOL (5 − 1,7 − 0,5)V
=
= 560Ω
5mA
ID
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Collegamento diretto High-Side
Le logiche CMOS
hanno capacità di
pilotaggio simmetrica,
possono essere usate
anche in High-Side
Il livello logico
corrispondente a
carico attivo è opposto
nei due casi
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Porte logiche
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Logiche Open Collector ad alta tensione
Nel caso il carico richieda
tensione più alta di quella
d’alimentazione della logica, si
possono usare porte Open
Collector ad alta tensione con
collegamento Low-Side
TTL
7406/07 (15V)
7416/17 (30V)
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Alimentazione negativa
Se il carico richiede
alimentazione negativa,
è possibile il pilotaggio
low-side tramite questo
schema
La corrente nel carico
non deve eccedere IOH
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Porte logiche
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Porte logiche
Introduzione
Quando il carico non è compatibile con tensioni
e correnti disponibili all’uscita del circuito logico
occorre frapporre un’interfaccia
Quali possibilità?
Utilizzare un circuito integrato “driver”
Progettare un’interfaccia a componenti discreti
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Driver integrati
Esistono driver integrati ad alta tensione e/o
corrente, spesso in versione multipla (4 o 8
per integrato)
Le caratteristiche più comuni dei driver sono:
Ingresso compatibile TTL
Protezione contro correnti o tensioni anomale
in uscita
Funzioni “smart-power”: uscite logiche ausiliarie
per rilevare guasti della sezione di potenza
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Porte logiche
Componenti discreti
Nel caso non sia conveniente l’utilizzo di un
driver, occorre progettare un’interfaccia a
componenti discreti
Vedremo nel seguito le più comuni soluzioni
per pilotaggio low-side e high-side, utilizzando
dispositivi MOS e bipolari
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