Terza parte della serie "“Sensing” Virtuale a 2-Fili per Regolatori di tensione" per la Rubrica Firmware Reload di Elettronica Open Source.
REGOLATORI SWITCHING
I VRS sono basati su regolatori switching e rappresentano soluzioni che sono costruttivamente più semplici. In Figura 1 vediamo una configurazione flyback che dimostra un’architettura molto simile agli esempi lineari anche se l’uscita in tensione ha un livello superiore a quello della tensione posta in ingresso.
Figura 1: Esempio di configurazione flyback
In questo caso, l’uscita open drain dell’LT4180 è certamente immediatamente compatibile con il regolatore a bassa tensione LT3581. Questo, chiaramente, vuol dire che non è necessario utilizzare uno stadio CASCODE, come nel caso precedente. I VRS che sono equipaggiati con regolatori Buck (Step-Down) sono anch’essi semplici da realizzare e lo vediamo con lo schema riportato nella Figura 2.
Figura 2: VRS equipaggiati con regolatori Buck
L’attività di Remote Sensing qui viene controllata in maniera tale che il regolatore mantenga l’uscita pari a 12 V nonostante le perdite dovute alle connessioni. Vi è, inoltre, una correzione della tensione in ingresso, come dicevamo, che passa da 22 a 36 V. Tenendo a mente quanto abbiamo detto precedentemente, lo schema dimostra la sostituzione diretta dell’LT3685, visto che il livello di tensione, per l’appunto, è controllato direttamente dall’LT4180. Non solo il livello di tensione, ma anche quello della corrente, che si attesta ad 1,5 A, è mantenuto costante nonostante quelle perdite che si dimostrano comprese tra 0 e 2,5 Ω. Per controllare la caduta di tensione è anche possibile utilizzare una coppia di condensatori polarizzati in sostituzione dell’ultimo impiegato (da 470 uF) di pari valore e tensione massima pari a 10 V. Unica variante, in questo caso, è che il valore di tensione d’uscita sarà pari a 5 V e quello di corrente a 3 A (vedi Figura 3). Non è finita, però, dal momento che il valore di resistenza rilevato, come si legge dallo schema, è sensibilmente più basso.
Figura 3: Variante con impiego di condensatori polarizzati
ALIMENTATORI SWITCHING ISOLATI BASATI SU VRS
L’approccio VRS è adattabile anche ad alimentazioni isolate. Lo vediamo con la Figura 4.
Figura 4: VRS per alimentazioni isolate
Qui la prima caratteristica evidente è l’ampio intervallo di tensioni in ingresso gestibili, da 36 a 72 V. La tensione in uscita si attesta sui 24 V e la resistenza complessiva è pari a 10 Ω. Questa soluzione dimostra una metodologia simile agli esempi precedenti in quasi tutto, salvo, per l’appunto, l’isolamento che, essendo associato ad un feedback opto-isolato, rappresenta un’ottima soluzione. La coppia LT3825 e T1 crea uno stadio di potenza. È possibile lavorare con altre soluzioni circuitali della stessa natura ma leggermente distinte che gestiscano anche diversi intervalli di tensione in ingresso ed in uscita. Un esempio è rappresentato da quello che è indicato in Figura 5, in cui abbiamo una regolazione che va da 48 V fino a 3,3 V, con 3 A di corrente.
Figura 5: Variante VRS a diverso intervallo di tensioni
Sia il trasformatore sia l’isolamento ottico realizzano un loop di feedback molto stabile ed affidabile. Qui, in particolare, vediamo come l’isolamento della struttura sia ottenuto reiettando il contenuto dell’anello di feedback all’interno dell’optoisolatore. Il suo collettore, infatti, si collega direttamente al pin VC dell’LT3578, chiudendo l’anello di controllo. L’ultima possibilità è quella che vediamo adesso, con schematizzazione di Figura 6: si tratta di una soluzione già prodotta commercialmente, e quindi disponibile, che prevede la possibilità di gestire una tensione d’ingresso pari a 48 V (isolata). I terminali “Module Sense” sono inutilizzati. Questa soluzione, come indica lo schema, permette di lavorare con bassissimi valori di resistenza complessiva ed una tensione selezionabile tra 3,3 e 5 V.
Figura 6: Versione isolata con ingresso a 48V
