REGOLATORI SWITCHING - 8

Controllo PWM in corrente

In figura 11 e' riportato lo schema a blocchi tipico di un boost controllato con tecnica PWM in modalità corrente

Fig.11 - schema a blocchi per un boost con controllo PWM in modalità corrente 

Il controllo PWM in modalità corrente funziona nella stessa maniera del modo tensione con una sostanziale differenza. Il segnale errore, derivante dalla differenza tra la tensione di riferimento e la tensione di uscita partizionata, non e' confrontato con un segnale triangolare ma con la tensione VSENSE derivante dalla conversione della corrente dell'induttore in tensione effettuata tramite una resistenza di sensing. In ogni ciclo lo switch e' acceso dal filp flop settato da un impulso generato da un apposito oscillatore. La corrente dell'induttore, convertita in tensione e' confrontata con la tensione errore. Quando queste sono uguali il comparatore resetta il flip flop che spegne lo switch. La durata della fase di on dello switch e' definita quindi dalla tensione errore come nel caso tensione. Man mano che la VOUT si avvicina al valore programmato la tensione errore diminuisce e quindi più velocemente la tensione VSENSE la raggiunge. Si ha quindi una modulazione del duty cycle. La freuenza del segnale e' quella dell'oscillatore che genera l'impulso di attivazione all'inizio del ciclo. Questa modalità usufruisce dei vantaggi tipici del controllo in corrente: facilita del dimensionamento dell'induttore, basso ripple e dei vantaggi del PWM. Una variante del PWM è quella di unire la migliore efficienza del PFM per bassi carichi e l'efficienza e il basso rumore del PWM per alti carichi. 

Rettificazione sincrona (Synchronous rectification)

Nel computo della efficienza energetica entrano anche le perdite dovute al diodo. La perdita associata al diodo e' pari al prodotto della caduta di tensione VD in polarizzazione diretta e la corrente che fluisce in esso durante la fase di ricircolo. Questa dissipazione di  potenza (perdita) riduce l'efficienza generale. Per minimizzare questa perdita, la maggior parte dei circuiti di regolatore switching  usano  diodi di tipo Schottky che presentano un bassissima caduta di tensione in diretta ( 200mV) ed una elevata velocità di commutazione dallo stato on a quello off. Tuttavia, per avere la massima efficienza, si può sostituire il diodo con un interruttore. Questa tecnica e' nota come rettificazione  sincrona. In figura 12 e' riportato la topologia di base di un boost con rettificazione sincrona.

Fig. 12 - schema di base della rettifcazione sincrona

La funzione del diodo e' ricoperta dallo switch verso massa, detto low side, che si chiude quando lo switch di commutazione ( high side) si apre. Il vantaggi sta ne fatto che la resistenza nello stato on dello switch low side e' bassa e quindi bassa e' la perdita ( Pd= R * I^2).  In realtà, per impedire che si crei una corrente di cross conduction quando entrambi gli interruttori sono chiusi, situazione che si verifica nel passaggio dalla fase di carica a quella di scarica dell'induttore, si deve inserire una pausa tra lo spegnimento di un interruttore e l'accensione dell'altro ovvero il dead time o tempo morto dove entrami low e high side sono aperti. Dovendo comunque garantire la continuità della corrente in questo periodo di dead time in cui entrambi gli switch sono aperti, si deve inserire un diodo. In genere si utilizza il diodo parassita presente nel transistore utilizzato come switch. ( detto anche Low Side)