Migliorare la resistenza alle ESD – Seconda Parte

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Seconda parte dell'articolo "Migliorare la resistenza alle ESD" per la Rubrica Firmware Reload di Elettronica Open Source. 

ALIMENTATORE LINEARE LOW-COST

La versione a basso costo dell’alimentatore lineare viene spesso chiamata “passive dropper”. Questa tipologia di alimentatore non è adatta se la richiesta di corrente è superiore a 120 mA. In Figura 1 due esempi. Questo alimentatore può essere schematizzato come una serie di resistenze tra ingresso e uscita con un diodo Zener a definire la tensione d’uscita. Con questa configurazione si eliminano problemi sull’efficienza di conversione e sulla dissipazione di calore, tuttavia, aumentano i problemi di immunità. Le problematiche EMC sono aggravate da un design di questo tipo poiché una delle linee AC diventa un terminale dell’alimentazione DC stabilizzata. Questo significa che anche le alimentazioni del microcontrollore sono direttamente collegate alla tensione alternata e di conseguenza disturbate da questa. I problemi di suscettibilità aumentano ed è necessario prendere delle contromisure. I filtraggi di Figura 3 e 4 (vedi Parte 1) risultano indispensabili, inoltre, se a tale tensione sono collegati altri regolatori in cascata è necessario attuare le protezioni descritte in precedenza e mostrate in Figura 7 (vedi Parte 1). Il tempo e gli sforzi progettuali risparmiati per il progetto del regolatore, devono poi essere riversati per garantirne una adeguata protezione contro le immunità.

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Figura 1: Regolatore lineare low-cost

ALIMENTATORE SWITCHING TRADIZIONALE

Un alimentatore switching AC/DC modifica il duty cycle di un interruttore serie in base al feedback ricevuto dall’uscita. Questa tipologia di alimentatori consente di ottenere efficienze alte con un prezzo da pagare dal punto di vista dei disturbi. Uno schema a blocchi generico di questo alimentatore è riportato in Figura 2. Per l’alimentatore switching è importante isolare l’anello di retroazione per assicurare che la tensione regolata e la massa siano isolate dalla tensione di rete alternata e per questo siano più robusti alle immunità. Per intervenire su un alimentatore switching, cercando di migliorare le problematiche EMC sono cinque le zone su cui lavorare.

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Figura 2: Alimentatore switching generico

  1. I diodi di rettificazione necessitano di protezioni rispetto alle tensioni alternate provenienti dalla rete, sia di modo comune sia per l’applicazione ci si può rifare alle Figure 3 e 4 (vedi Parte 1).
  2. La tensione rettificata deve essere filtrata per eliminare il ripple residuo. Un condensatore elettrolitico in alluminio, come in Figura 3, aiuta nel filtraggio di modo differenziale. In figura è mostrata anche la versione con 3 conduttori di potenza.

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    Figura 3: Ponte rettificatore e capacità di filtro

  3. L’elemento di switching, il circuito di controllo e quello di feedback necessitano di protezioni come raccomandato dal costruttore del regolatore. È necessario fare attenzione al fatto che la tensione regolata e la linea di massa non siano collegate direttamente a una linea dell’alternata a meno che non sia richiesto per la funzionalità del circuito.
  4. L’ingresso del regolatore e la capacità di filtro necessitano di protezioni contro le interferenze. Anche qui può essere utilizzato uno Zener come in Figura 4.
  5. L’uscita del regolatore e il carico devono essere protetti contro le sovratensioni e richiedono un condensatore di bypass per ridurre i disturbi, come mostrato in Figura 4. Un diodo rettificatore collegato tra uscita e ingresso del regolatore scarica la tensione d’uscita durante il power down. Le capacità sulla tensione d’uscita controllano il rumore sull’uscita DC. Anche in questo caso uno Zener collegato in parallelo alle capacità può aiutare come protezione supplementare.
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Figura 4: Protezioni per il regolatore di tensione

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