Convertitore DC-DC: differenze tra le versioni

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[[File:TomTom_One_(4N00.0121)_-_Advanced_Analog_Technology_AAT1118-1769.jpg|thumb|Convertitore DC-DC]]

In [[ingegneria elettronica]], un '''convertitore DC-DC''' è un circuito che converte una sorgente di [[corrente continua]] da una [[tensione elettrica|tensione]] a un'altra. Costituisce una classe di convertitori di potenza.

In [[ingegneria elettronica]], unUn '''convertitore DC-DC''', in [[ingegneria elettronica]], è un circuito che converte una sorgente di [[corrente continua]] da una [[tensione elettrica|tensione]] a un'altra. Costituisce una classe di convertitori di potenza.

== Utilizzo ==

[[File:Zeta_DC-DC_converter.svg|thumb|Diagramma circuitale]]

I convertitori DC-DC sono importanti nei dispositivi elettronici mobili come i [[telefono cellulare|telefoni cellulari]] e i [[computer portatile|computer laptop]], che sono alimentati da [[Batteria (chimica)|batterie]]. Tali strumenti elettronici spesso contengono diversi sottocircuiti, in cui ognuno necessita di un livello di [[tensione elettrica|tensione]] differente da quella fornita dalla batteria (tipicamente più alta o più bassa della tensione della batteria, e qualche volta anche tensioni negative). Inoltre, la tensione della batteria diminuisce man mano che la [[potenza elettrica|potenza]] viene prelevata. I convertitori DC-DC offrono un metodo per generare diversi livelli di tensione controllati a partire da una batteria a tensione variabile, risparmiando in tal modo spazio ed evitando di utilizzare molte batterie per fornire [[energia]] alle diverse parti dello strumento. Ci sono 2 tipi di convertitori: lineari e switching.

=== Lineare ===

{{vedi anche|Regolatore lineare}}

I convertitori lineari sono circuiti che sfruttano un riferimento interno (ad esempio, un bandgap) e regolano la tensione di uscita tramite una retroazione interna. Essendo circuiti lineari, la tensione di uscita è sempre inferiore alla tensione di ingresso.

La grandezza Vin-Vout viene chiamata "drop-out" e il drop-out minimo limita la minima tensione in ingresso che permette al circuito di funzionare e mantenere l'uscita regolata. I convertitori lineari sono chiamati generalmente LDO, Low Drop Out, per enfatizzare il fatto che sono in grado di funzionare anche con tensione di ingresso molto vicina alla tensione di uscita.

I convertitori lineari (regolatori stabilizzatori) sono circuiti che sfruttano un riferimento interno (ad esempio, un bandgap) e regolano la tensione di uscita tramite una retroazione interna. Essendo circuiti lineari, la tensione di uscita è sempre inferiore alla tensione di ingresso.

La grandezza Vin-Vout viene chiamata "drop-out" e il drop-out minimo limita la minima tensione in ingresso che permette al circuito di funzionare e mantenere l'uscita regolata. I convertitori lineari(regolatori sono chiamati generalmentestabilizzatori) LDO, Low Drop Out, perimpiegano enfatizzareun iltransistor fattocon cheuna sonobassa in gradotensione di giunzione o altre tecniche per poter funzionare anche con tensione di ingresso molto vicina alla tensione di uscita (caso di minima dissipazione di calore a parità di corrente fornita).

I convertitori lineari presentano vantaggi rispetto ai regolatori switching:

* garantiscono un'uscita nonmolto meno rumorosa,

* garantiscono un'accuratezza della tensione di uscita dell'ordine di qualche percento, generalmente migliore rispetto agli switching,

* quelli monolitici sono circuiti integrati piccoli che non richiedono componenti esterni a parte condensatori di by-pass (inoltre sono spesso in package con 3 pin, Vin, Vout e GND).

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=== Metodo di conversione a switch ===

[[File:Flyback_conventions_french.svg|thumb|Convertitore Flyback]]

I convertitori elettronici a switch DC-DC sono disponibili per convertire un livello di tensione in un altro. Questi circuiti, molto simili agli [[alimentatore elettrico#Switching o "commutazione"|alimentatori switching]], tipicamente compiono la conversione applicando tensione continua DC su un [[induttore]] per un periodo di tempo (di solito in un range di frequenza da 100 kHz a 5 MHz), nel quale scorre una corrente elettrica, così da immagazzinare energia magnetica: quando viene tolta la tensione, si trasferisce l'energia immagazzinata come tensione d'uscita del convertitore in maniera controllata. Agendo sul rapporto di on/off time, detto anche duty cycle, la tensione d'uscita rimane regolata anche se la corrente d'uscita cambia. Questo metodo di conversione è molto efficiente (compreso tra 80% e il 95%) a differenza del metodo lineare che dissipa potenza. Grazie all'elevata efficienza si aumenta la durata delle batterie dei dispositivi portatili. Uno svantaggio dei convertitori a commutazione è il rumore elettrico generato alle alte frequenze, che comunque può essere limitato con appositi filtri.

[[File:H_bridge.svg|thumb|[[Ponte H]]]]

[[File:SEPIC_Schematic.gif|thumb|[[SEPIC converter|SEPIC]]]]

I convertitori elettronici a switch DC-DC sono disponibili per convertire un livello di tensione in un altro. Questi circuiti, molto simili agli [[alimentatore elettrico#Switching o "commutazione"|alimentatori switching]], tipicamente compiono la conversione applicando tensione continua DC su un [[induttore]] per un periodo di tempo (di solito in un range di frequenza da 100 kHz a 5 MHz), nel quale scorre una corrente elettrica, così da immagazzinare energia magnetica: quando viene tolta la tensione, si trasferisce l'energia immagazzinata come tensione d'uscita del convertitore in maniera controllata. Agendo sul rapporto di on/off timeperiodo, detto anche duty cycle, la tensione d'uscita rimane regolata anche se la corrente d'uscitaentrata cambia. Questo metodo di conversione è molto efficiente (compreso tra 80% e il 95%) a differenza del metodo lineare che dissipa potenza. Grazie all'elevata efficienza si aumenta la durata delle batterie dei dispositivi portatili. Uno svantaggio dei convertitori a commutazione è il rumore elettrico generato alle alte frequenze, che comunque può essere limitato con appositi filtri.

I convertitori DC-DC isolati si basano sullo stesso principio di funzionamento, ma mantengono isolati elettricamente ingresso e uscita tramite un trasformatore di isolamento. Ciò permette di avere differenti tensioni tra ingresso e uscita anche notevoli, nell'ordine delle centinaia o migliaia di volt. Possono essere delle eccezioni rispetto alla definizione dei convertitori di DC-DC, in quanto la loro tensione dell'uscita è spesso (ma non sempre) la stessa della tensione in ingresso.

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Le varie topologie dei convertitori DC-DC possono generare varie combinazioni di tensioni. Alcuni nomi di convertitori a seconda della topologia sono:

* [[convertitore buck|buck]]

* [[convertitore boost|boost]]

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== Collegamenti esterni ==

* {{cita web|1=http://www.powerdesigners.com/InfoWeb/design_center/articles/DC-DC/converter.shtm|2=A general description of DC-DC converters.|lingua=en|accesso=17 dicembre 2005|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20051217120256/http://www.powerdesigners.com/InfoWeb/design_center/articles/DC-DC/converter.shtm|dataarchivio=17 dicembre 2005|urlmorto=sì}}

* {{cita web|http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/2031/CMP/WP-29|DC-DC Converter Tutorial|lingua=en}}

* {{cita web|http://www.dimensionengineering.com/switchingregulators.htm|A beginner's guide to switching regulators.|lingua=en}}

* {{cita web|1=http://www.smpstech.com/books/books.htm|2=Power Electronics Books|lingua=en|accesso=21 marzo 2007|dataarchivio=8 febbraio 2009|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090208153444/http://www.smpstech.com/books/books.htm|urlmorto=sì}}

{{Controllo di autorità}}

{{portale|elettronica}}