Convertitore SEPIC: differenze tra le versioni

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Versione delle 13:24, 5 apr 2014

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I SEPIC sono utili in applicazioni in cui una tensione in ingresso proveniente da una batteria può essere maggiore o minore di quella che si vuole avere in uscita. Ad esempio, una [[accumulatore agli ioni di litio|batteria al litio]] tipicamente si scarica da 4,2 volt a 3 volt; se si deve alimentare un circuito elettrico che richiede 3,3 volt si può utilizzare un SEPIC.

[[File:SEPIC_Schematic.gif|thumb|500px|rightupright=2.3|Figura 1: Schema del SEPIC.]]

== Funzionamento del circuito ==

Lo [[schema elettrico]] di principio del SEPIC è illustrato in figura 1. Come per gli altri alimentatori a commutazione (e in particolare per i [[Convertitore DC-DC|convertitori DC-DC]]), il SEPIC scambia energia tra induttori e condensatori in modo da convertire una tensione in un'altra. La quantità di energia scambiata è controllata dall'interruttore S1, che è tipicamente un transistor come un [[MOSFET]]; i MOSFET hanno una resistenza di ingresso molto più alta e una caduta di tensione inferiore rispetto ai [[Transistor a giunzione bipolare|transitor bipolari]] e non richiedono una corrente di polarizzazione (nei MOSFET la commutazione è controllata variando una tensione e non una corrente come nei transistor bipolari, detti anche BJT).

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Quando l'interruttore S1 è chiuso, I_L1 aumenta e la corrente I_L2 aumenta nel verso negativo. (aumenta nella direzione opposta al senso indicato dalla freccia). L'energia per aumentare la corrente I_L1 proviene dalla sorgente di ingresso. Dal momento che S1 è un "cortocircuito" quando è chiuso, e la tensione istantanea V_C1 è all'incirca V_IN, la tensione V_L2 è approssimativamente -V_IN. Pertanto, il condensatore C1 fornisce l'energia per aumentare l'entità della corrente in I_L2 e aumentare così l'energia immagazzinata in L2. Il modo più semplice per visualizzare questo è di considerare le tensioni di polarizzazione del circuito in uno stato di corrente continua e poi chiudere S1.

[[File:S1_closed.jpg|thumb|500pxupright=2.3|center|Figura 2: Con S1 chiuso aumenta la corrente che attraversa L1 (in verde) e C1 si scarica aumentando la corrente in L2 (in rosso).]]

Quando l'interruttore S1 è aperto, la corrente I_C1 diventa la stessa I_L1 perché gli induttori non possono avere cambiamenti istantanei di corrente. La corrente I_L2 continua a fluire nella direzione negativa e di fatto non inverte mai direzione. Dallo schema si può vedere che la corrente negativa I_L2 si somma alla corrente I_L1 e viene trasferita al carico. Dalla [[Leggi di Kirchhoff#Legge di Kirchhoff delle correnti|legge di Kirchhoff per le correnti]] risulta che I_D1=I_C1-I_L2. Si può quindi concludere che, mentre S1 è aperto, la potenza è fornita al carico da entrambe le correnti di L1 e di L2. Durante il ciclo "off" (S1 aperto) C1 viene caricato da L1 e ricaricherà L2 durante il successivo ciclo "on" (S1 chiuso).

[[File:S1_open.jpg|thumb|500pxupright=2.3|center|Figura 3: Con S1 aperto, la corrente attraverso L1 (in verde) e la corrente che attraversa L2 (in rosso) generano la corrente sul carico.]]

Poiché la tensione ai capi di C1 può invertirsi ad ogni ciclo, si dovrebbe usare un condensatore non polarizzato. In alcuni casi si può però usare un condensatore al tantalio polarizzato o un condensatore elettrolitico perché la tensione ai capi di C1 non cambia se l'interruttore rimane chiuso per meno di un mezzo ciclo di risonanza con l'induttore L2<ref>