Elettronica di potenza
Convertitore Fly-back
Regolatori switching
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Schema 1
In un convertitore buck-boost è possibile sostituire
l’induttanza con un “trasformatore”.
In questo modo si ottiene isolamento galvanico tra
ingresso e uscita.
Il buck-boost isolato prende il nome di FLY-BACK
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Convertitore Fly-back
Schema 2
È possibile utilizzare un interruttore low-side (più facile
e meno costoso da realizzare).
Nella versione non isolata non si fa, per non introdurre
disturbi sulla tensione di riferimento
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Schema 3
È possibile invertire il diodo
In questo caso occorre capovolgere un avvolgimento
Non c’è più il vincolo sul segno della tensione d’uscita,
essendo ingresso e uscita galvanicamente isolati
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Convertitore Fly-back
Trasformatore e induttore accoppiato
Il componente indicato come “trasformatore” in
realtà ha specifiche molto diverse da quelle
richieste a un trasformatore classico
Si tratta in realtà di due induttori accoppiati, in
cui è importante che l’induttanza
dell’avvolgimento primario abbia un valore ben
definito
Vediamo in che cosa differiscono le specifiche di
un trasformatore e degli induttori accoppiati
utilizzati nei convertitori switching
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Trasformatore
Il simbolo del
trasformatore ideale è
riportato a fianco:
Indicando con K il
rapporto spire:
K =Ns /Np
il trasformatore equivale
a due generatori
dipendenti
Questo trasformatore
funziona anche in
continua: manca
qualcosa!
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Convertitore Fly-back
Trasformatore
In un trasformatore
reale occorre sempre
considerare l’induttanza
di magnetizzazione
Applicando una
continua, la corrente IM
cresce indefinitamente,
fino alla saturazione del
nucleo
LM deve essere più
grande possibile per
avere IM piccola
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Induttore accoppiato
Nel nostro caso, se Lp fosse grande la corrente
salirebbe lentamente con S chiuso e l’energia
immagazzinata sarebbe molto bassa
Un trasformatore trasporta energia, un induttore
accoppiato immagazzina energia
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Convertitore Fly-back
Caratteristica
La caratteristica del fly-back è analoga a quella del
buck-boost, con in più il grado di libertà dato dal poter
scegliere il rapporto spire dell’induttore accoppiato.
Il sistema di controllo viene progettato per lavorare in
DCM, per evitare l’instabilità del CCM
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Uscite multiple
È possibile avere uscite multiple dal convertitore.
Normalmente il sistema di controllo è collegato ad una
sola di esse. La regolazione delle uscite secondarie
non è buona (variazioni di carico, perdite)
Spesso è necessario inserire un post-regolatore sulle
uscite secondarie (lineare, LDO…)
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Convertitore Fly-back
Conclusioni
Il fly-back è il regolatore più usato perché ha un
costo basso, poco più alto del buck-boost (ma è
isolato).
Poiché deve lavorare in modo discontinuo va
bene per potenze non troppo elevate.
Uno dei vantaggi del fly-back è di poter realizzare
in modo semplice uscite multiple.
Nei successivi esempi numerici studieremo i
dettagli di progetto di un convertitore fly-back.
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