REGOLATORI SWITCHING

 

INTRODUZIONE

I regolatori switching offrono diversi vantaggi rispetto ai regolatori lineari. I principali vantaggi sono l'elevata efficienza di conversione , la possibilità di elevare e invertire la tensione di uscita rispetto a quella di ingresso oltre che a ridurla, caratteristica comune con i regolatori lineari. Si possono individuare per i regolatori switching  diverse topologie: elevatori (step-up), riduttori (step-down) ed invertitori (inverter). Questo tutorial descrive i tipi differenti di regolatori switching usati nella conversione DC-DC e le principali tecniche di controllo.

Caratteristiche generali di un regolatore switching

Un regolatore switching è un circuito che utilizza un induttore, un trasformatore, o un capacitore come elemento reattivo per trasferire l'energia dall'ingresso all' uscita a pacchetti temporali. I circuiti di retroazione regolano il trasferimento di energia per mantenere una tensione costante in uscita entro i limiti di carico del circuito. Il circuito di base del regolatore switching può essere configurato per elevare (step up o boost), ridurre (step down o buck), o invertire di polarità la tensione di uscita rispetto alla tensione di ingresso. Se i regolatori lineari possono solo ridurre la tensione (step-down) i regolatori switching, passando l'energia in pacchetti discreti sopra un interruttore a bassa-resistenza, possono elevare, ridurre e invertire. In più, offrono maggiore efficienza rispetto ai regolatori lineari. 

Se si utilizza un trasformatore come l'elemento di accumulo di energia la tensione di uscita e' isolata elettricamente dalla tensione di ingresso. L'unico svantaggio del regolatore switching è rumore. In qualunque momento si sposta della carica in pacchetti discreti, si genera rumore ( noise)  e l'ondulazione (ripple) . Ma il rumore può essere spesso minimizzato usando tecniche specifiche di controllo e mediante una attenta e accurata seleziona dei componenti del regolatore. Esaminiamo il funzionamento del regolatore switching in configurazione di boost. Le considerazioni teoriche fatte per questa topologia possono essere totalmente estese alle altre configurazioni ( buck e inverter).