L'utente seleziona il tipo desiderato in base a diversi parametri, come l'intervallo di tensione di ingresso, l'intervallo di tensione di uscita, la corrente di uscita massima e molti altri. Questo articolo introduce la modalità corrente, una caratteristica importante che si trova comunemente nei fogli dati, e descrive i vantaggi e gli svantaggi di questa modalità.
Spiegazione dei regolatori della modalità corrente
La figura 1 mostra il principio di funzionamento di base di un regolatore in modalità corrente. Qui, non solo la tensione di feedback viene confrontata con la tensione di riferimento interna, ma viene anche confrontata con la rampa di tensione a dente di sega utilizzata per generare il segnale PWM richiesto per la commutazione dell'alimentazione. In un regolatore di tensione, la pendenza di questa rampa è fissa. Nei regolatori in modalità corrente, la pendenza dipende dalla corrente dell'induttore ed è calcolata dalla misurazione della corrente al nodo interruttore mostrato nella Figura 1. Qui sta la differenza tra i regolatori in modalità corrente e i regolatori in modalità tensione. I regolatori in modalità corrente offrono numerosi vantaggi. Il primo è che la corrente dell'induttore si regola istantaneamente con le variazioni della tensione di ingresso (VIN nella Figura 1). Pertanto, le informazioni sulla variazione della tensione di ingresso vengono inviate direttamente al circuito di controllo, anche prima che la tensione di uscita (VOUT nella Figura 1) segua il rilevamento di tale variazione nella tensione di ingresso.
Figura 1. Il principio di funzionamento di base di un regolatore in modalità corrente.
I vantaggi della tecnologia di controllo in modalità corrente sono così evidenti che la maggior parte dei circuiti integrati di regolazione a commutazione sul mercato utilizzano questo principio operativo di controllo in modalità corrente.
Un altro vantaggio chiave è la compensazione semplificata dell'anello di controllo. Il diagramma baud di un regolatore di modalità di tensione mostra un doppio polo; al contrario, un regolatore della modalità di corrente genera solo un polo singolo nello stadio di potenza, producendo uno sfasamento di 90 gradi invece dello sfasamento di 180 gradi di un doppio polo. Pertanto, è più facile compensare un regolatore in modalità corrente ed è più stabile. La figura 2 mostra una semplice funzione di conversione per lo stadio di potenza di un tipico regolatore in modalità corrente.
Figura 2. Compensazione semplificata dell'anello di controllo implementata dal controllo in modalità corrente utilizzando un diagramma Porter che mostra un solo polo nello stadio di potenza.
Tuttavia, oltre ai vantaggi citati, il regolatore presenta anche degli svantaggi. Dopo la transizione di commutazione, il regolatore di modalità corrente non può implementare immediatamente la misurazione della corrente richiesta, perché se la misurazione viene eseguita a questo punto, i risultati della misurazione conterranno molto rumore. È necessario attendere alcuni nS affinché il rumore indotto dalla commutazione si abbassi. Questa volta è chiamato tempo di dissolvenza. Questo di solito si traduce in un tempo minimo di accensione leggermente più lungo rispetto al tempo minimo di accensione dei regolatori di modalità di tensione. Un altro svantaggio dei regolatori in modalità corrente è il loro potenziale di generare oscillazioni subarmoniche. Ciò è mostrato nella Figura 3. Se il ciclo di lavoro richiesto è maggiore del 50 percento, il regolatore in modalità corrente può alternare impulsi brevi e lunghi. In molte applicazioni, questo è considerato instabile e deve essere evitato. Per evitare questa instabilità, è possibile aggiungere una compensazione della rampa alla rampa di corrente generata mostrata nella Figura 1. Ciò consente di regolare la soglia del ciclo di lavoro critico ben al di sopra del 50 percento, assicurando che non si verifichino oscillazioni subarmoniche anche a cicli di lavoro più elevati.
Figura 3. Tensione del nodo di commutazione: oscillazioni subarmoniche con un regolatore di modalità corrente.
Anche queste limitazioni menzionate in precedenza (causate dal tempo di dissolvenza e dalle conseguenti limitazioni del ciclo di lavoro) possono essere aggirate dal design IC. Un rimedio, ad esempio, consiste nell'utilizzare il rilevamento della corrente sul lato basso, misurando la corrente dell'induttore durante lo spegnimento, anziché durante l'accensione.
Conclusione
In sintesi, i vantaggi dei regolatori di commutazione in modalità corrente superano i loro svantaggi nella maggior parte delle applicazioni. Inoltre, gli svantaggi possono essere aggirati da varie innovazioni e miglioramenti del circuito. Pertanto, oggi, la maggior parte dei circuiti integrati di regolazione a commutazione utilizza il controllo in modalità corrente.
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