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Convertitore Flyback: differenze tra le versioni

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[[File:Flyback 2605.JPG|thumb|Vista del lato delle connessioni. Si usa il [[Effetto pelle#Attenuazione dell'effetto pelle|filo Litz]] per attenuare l'[[effetto pelle]] e migliorare il rendimento.]]
 
Il '''convertitore ad accumulo invertitore'''<ref>{{Cita web|autore =|url =http://www.itiomar.it/pubblica/Telecomunicaz/lezioni/4_anno/alim_SMPS.pdf|titolo =Gli alimentatori switching|accesso =|editore =|data =|urlarchivio =https://web.archive.org/web/20150724075537/http://www.itiomar.it/pubblica/Telecomunicaz/lezioni/4_anno/alim_SMPS.pdf|dataarchivio =24 luglio 2015|urlmorto =sì}}</ref>''' o flyback''' (a recupero) è un alimentatore a commutazione (switching power supply o comunemente ''alimentatore switching''), di solito con [[Isolamento elettrico|isolamento galvanico]] tra ingresso e uscita. Lo schema di base è lo stesso di quello di un [[convertitore buck-boost]] in cui l'induttanza è sostituita da un [[trasformatore]] (in realtà due induttori accoppiati). Il convertitore flyback è probabilmente l'alimentatore più utilizzato nell'industria (monitor [[Schermo a cristalli liquidi|LCD]], televisori [[Tubo a raggi catodici|CRT]], [[Lettore DVD|lettori DVD]], ...).<ref>{{Cita|Christophe P. Basso|Capitolo 7: Simulations and pratical designs of flyback converters, p. 579|Basso}}.</ref>
Di solito è usato in applicazioni di bassa potenza.<ref>Fino a 100 [[Watt|W]] secondo: {{Cita|Michel Girard|Cap. I: Généralités concernant les alimentations, « 1.5.2 : Principe des alimentations à découpage isolées galvaniquement », pp. 29-30 : « d : Remarques concernant les alimentations à découpage isolées galvaniquement »|Girard}}</ref><ref>Fino a 100 W secondo:
{{cita web|autore = Ed Walker|url = http://focus.ti.com/lit/ml/slup229/slup229.pdf|titolo = Design Review: A Step-By-Step Approach to AC Line-Powered Converters|editore = Texas Instruments|pp=3-2|lingua = en|accesso = 20 aprile 2012|formato = PDF|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20060828131526/http://focus.ti.com/lit/ml/slup229/slup229.pdf|urlmorto = sì}}</ref><ref>Fino a 150 W secondo: {{Cita|Jean-Paul Ferrieux, François Forest|Cap. II Alimentations à découpage à commutation commandée, paragrafo « 2.2 : Alimentation à découpage FLYBACK », pag. 54 « 2.2.2.3 : Facteur de dimensionnement de l'interrupteur »|Ferrieux_Forest}}</ref><ref>Da 30 a 250 W, secondo: {{cita web|autore=L. Wuidart|url=http://www.stmicroelectronics.net/stonline/books/pdf/docs/3721.pdf|titolo=Application Note - Topologies for Switched Mode Power Supplies|editore=ST|p=6 di 18|lingua= en|accesso= 20 aprile 2012|formato=PDF}}</ref><ref>400 W secondo: [http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=/iel2/863/2884/00088343.pdf?temp=x IEEE Xplore, Article Information, « A 400 W flyback converter », Assow, B. Telecommunications Energy Conference, 1989. INTELEC apos;89. Conference Proceedings., Eleventh International Volume, Issue, 15-18 octobre 1989, pages : 20.6/1 - 20.6/4, vol. 2.]</ref>
{{cita web
|autore = Ed Walker
|url = http://focus.ti.com/lit/ml/slup229/slup229.pdf
|titolo = Design Review: A Step-By-Step Approach to AC Line-Powered Converters
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}}</ref><ref>Fino a 150 W secondo: {{Cita|Jean-Paul Ferrieux, François Forest|Cap. II Alimentations à découpage à commutation commandée, paragrafo « 2.2 : Alimentation à découpage FLYBACK », pag. 54 « 2.2.2.3 : Facteur de dimensionnement de l'interrupteur »|Ferrieux_Forest}}</ref><ref>Da 30 a 250 W, secondo: {{cita web
|autore=L. Wuidart
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}}</ref><ref>400 W secondo: [http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=/iel2/863/2884/00088343.pdf?temp=x IEEE Xplore, Article Information, « A 400 W flyback converter », Assow, B. Telecommunications Energy Conference, 1989. INTELEC apos;89. Conference Proceedings., Eleventh International Volume, Issue, 15-18 octobre 1989, pages : 20.6/1 - 20.6/4, vol. 2.]</ref>
 
==Principio di funzionamento==
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<math>I_{1_{max}} = I_{1_{min}} + \frac{V_e \cdot \alpha\cdot T}{L_1}</math>
 
<math>\alpha</math> è il [[Duty cycle|duty cycle (ciclo utile)]]. Esso indica la frazione del periodo T durante il quale l<nowiki>{{'</nowiki>}}''interruttore'' T conduce. <math>\alpha</math> varia da 0 (''T'' non conduce mai) a 1 (''T'' conduce sempre). Come per <math>I_{1_{min}}</math>, il valore di <math>I_{1_{max}}</math> sarà determinato dopo l'esame dello stato bloccato.
 
====Energia immagazzinata====
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<math>W_e=\frac{1}{2}L_1 I_{1_{max}}^2</math>
 
Alla fine della fase di conduzione, l<nowiki>{{'</nowiki>}}''interruttore'' T si apre impedendo alla corrente <math>I_1</math> di continuare a circolare. La conservazione dell'energia immagazzinata nel trasformatore provoca la comparsa di una corrente <math>I_{2}</math> nel secondario del trasformatore, il cui valore iniziale <math>I_{2_{max}}</math> può essere calcolato utilizzando la conservazione dell'energia immagazzinata nel trasformatore durante il suo "passaggio" dal primario al secondario:
 
<math>W_e= \frac{1}{2}L_1 I_{1_{max}}^2 = \frac{1}{2}L_2 I_{2_{max}}^2</math>
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==Influenza delle induttanze di dispersione==
[[File:Flyback with primary leakage inductance french.svg|thumb|Schema di un convertitore flyback con induttanza di dispersione primaria.]]
Le forme d'onda sopra descritte sono valide solo se tutti i componenti sono considerati ideali. Nel caso reale, si può osservare una sovratensione ai capi dell'interruttore nell'istante della sua apertura. Questo aumento deriva dall'energia immagazzinata nella [[induttanza]] dispersa <math>L_{f1}</math> del trasformatore.<ref>Questa induttanza tiene conto del fatto che l'accoppiamento magnetico tra primario e secondario non è perfetto.</ref> Non essendo l'induttanza di dispersione "direttamente" collegata al primario del trasformatore, l'energia che contiene al momento dell'apertura dell'interruttore non può essere trasferita al secondario. L'evacuazione dell'energia immagazzinata nella induttanza parassita creerà una sovratensione ai capi dell'interruttore. Inoltre, l'annullamento della corrente attraverso l'interruttore non avvenendo con una tensione nulla, <math>L_{f1}</math> comporterà anche perdite di commutazione. Queste perdite possono essere ridotte mediante l'aggiunta di circuiti di aiuto nell'istante della commutazione.
 
C'è anche una induttanza di dispersione secondaria. Questa induttanza, a sua volta, porta a perdite e riduce l'energia fornita dall'alimentazione al carico. Nel caso di alimentazione con uscite multiple, le induttanze di dispersione dei secondari creeranno differenti perdite su ciascuna uscita.
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==Versioni particolari==
===Alimentazione ad assorbimento sinusoidale===
Nel caso di un convertitore alimentato da un ponte di diodi la cui uscita è collegata ad un condensatore, il [[fattore di potenza]] non è unitario, principalmente a causa alla forma d'onda della corrente assorbita. Questa configurazione, che non rispetta le regole di interconnessione dell'elettronica di potenza, prevede il collegamento tra un [[generatore di tensione]], la rete elettrica, con un altro generatore di tensione, il condensatore, che diviene un carico. Il funzionamento del ponte di graetz ha l'effetto di produrre una corrente con forma d'onda fortemente distorta, che non rispetta le normative. Se invece il carico del ponte a diodi è un convertitore di tipo flyback (con un controllo appropriato), si può richiedere al convertitore di assorbire una corrente pressoché sinusoidale in fase con la tensione di rete e raggiungere quindi un fattore di potenza unitario. Grazie al convertitore le regole di interconnessione tra sorgenti e carichi saranno rispettate ed è possibile ottenere un ottimo utilizzo delle risorse energetiche.
 
===Regime auto-oscillante===
Un convertitore flyback in regime auto-oscillante fa variare la sua frequenza di commutazione per operare sempre al limite della conduzione continua e discontinua. Tale dispositivo permette di ridurre l'entità delle perdite del trasformatore e di limitare le perdite di recupero nei diodi; per contro, introduce ulteriori sollecitazioni all'interruttore.<ref>{{Cita|Jean-Paul Ferrieux, François Forest|Cap. II Alimentations à découpage à commutation commandée, paragrafo « 2.2.3 : Alimentation FLYBACK en régime auto-oscillant », pag. 54-56|Ferrieux_Forest}}.</ref>
 
==Applicazioni==
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== Bibliografia ==
*{{cita libro|cognome= Girard|nome= Michel|coautori= Hugues Angelis; Magali Girard|titolo= Alimentations à découpage - Cours et exercices corrigés|anno= 2003|editore= Dunod|città= Parigi|lingua=fr|id= ISBN 2100069403|pp=p. 336|cid=Girard}}
*{{cita libro
*{{cita libro|cognome= Ferrieux|nome= Jean-Paul|coautori= François Forest|titolo= Alimentations à découpage - Convertisseurs à résonance, principes, composants, modélisation|anno= 2006|editore= Dunod|città= Parigi|lingua=fr|id= ISBN 2100505394|pp=p. 316|cid=Ferrieux_Forest}}
|cognome= Girard
*{{cita libro|cognome= Basso|nome= Christophe P.|titolo= Switch-mode Power Supplies - SPICE Simulations and Practical Designs|anno= 2008|editore= McGraw-Hill|città= New York|lingua= inglese|id= ISBN 0071508589|pp=p. 889|cid=Basso}}
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}}
*{{cita libro
|cognome= Ferrieux
|nome= Jean-Paul
|coautori= François Forest
|titolo= Alimentations à découpage - Convertisseurs à résonance, principes, composants, modélisation
|anno= 2006
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}}
*{{cita libro
|cognome= Basso
|nome= Christophe P.
|titolo= Switch-mode Power Supplies - SPICE Simulations and Practical Designs
|anno= 2008
|editore= McGraw-Hill
|città= New York
|lingua= inglese
|id= ISBN 0071508589
|pagine= p. 889
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}}
 
== Voci correlate ==
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== Altri progetti ==
{{interprogetto|commons=Category:Flyback converters}}
 
== Collegamenti esterni ==
*{{cita web|autore = Philippe Dondon|url = http://uuu.enseirb.fr/~dondon/puissance/flyback/Flyback.html|titolo = Alimentation a decoupage flyback|anno = 2000|lingua = fr|accesso = 20 aprile 2012|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20100808105442/http://uuu.enseirb.fr/~dondon/puissance/flyback/Flyback.html|urlmorto = sì}}
*{{cita web
*{{cita web|url = http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-4147.pdf|titolo = Application Note AN-4147 - Design Guidelines for RCD Snubber of Flyback Converters|editore = Fairchild Semiconductor Corporation|anno = 2006|lingua = en|accesso = 20 aprile 2012|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20090419141323/http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-4147.pdf|urlmorto = sì}}
|autore = Philippe Dondon
*{{cita web|url=https://www.ti.com/lit/an/slua101/slua101.pdf|titolo=Unitrode Application Note U-97 - Modelling, Analysis and Compensation of the Current-mode Converter|editore=Texas Instruments Incorporated|anno=1999|lingua=en|accesso= 20 aprile 2012|formato=PDF}}
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*{{cita web|url=https://docs.google.com/file/d/0B6tbPeG2hrjQNWU3OTI4NDYtYTcwYS00YTNhLWFlNzYtNDhlY2U1NWIxOTFh/edit?hl=fr&pli=1|titolo=Projet ENPU – Réalisation d'un convertisseur Flyback|editore=INSA Strasbourg|lingua=fr|accesso= 20 aprile 2012}}
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*{{cita web
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}}
*{{cita web
|url=https://www.ti.com/lit/an/slua101/slua101.pdf
|titolo=Unitrode Application Note U-97 - Modelling, Analysis and Compensation of the Current-mode Converter
|editore=Texas Instruments Incorporated
|anno=1999
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|accesso= 20 aprile 2012
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*{{cita web
|url=https://docs.google.com/file/d/0B6tbPeG2hrjQNWU3OTI4NDYtYTcwYS00YTNhLWFlNzYtNDhlY2U1NWIxOTFh/edit?hl=fr&pli=1
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{{Portale|elettronicaelettrotecnica|scienza e tecnica}}
 
[[Categoria:Convertitori elettronici]]
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