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Studio dell'induttanza critica nei moduli regolatori di tensione

By Davide Norbiato

Abstract

L'alimentazione dei microprocessori, quali le CPU e GPU presenti in ogni computer, un probblema di notevole importanza e non facile risoluzione. Gli alimentatori specializzati in queste applicazioni, denominati Moduli Regolatori di Tensione (Voltage Regulator Modules - VRMs), infatti, oltre a dover garantire una tensione di alimentazione con ripple statici molto ridotti, devono essere in grado di far fronte alle rapidissime variazioni della corrente di carico senza al contempo compromettere l'efficienza del convertitore stesso. In questo documento, dopo una breve introduzione avente lo scopo di descrivere il problema in modo generale, vengono studiate le tecniche adatte al raggiungimento degli obiettivi sopra elencati. Pi precisamente, verr introdotta una particolare topologia del convertitore DC-DC Buck, il Convertitore Buck Sincrono, essenziale in applicazioni con basse tensioni ed alte correnti, pi adatto ad impieghi con alte frequenze di commutazione.\ud Seguirà una discussione sulla modica di tale convertitore, giungendo alla topologia Interleaved Buck, che, utilizzando una tecnica denominata Multichannel Interleaving, permette di aumentare la velocit di risposta alle variazioni del carico e ridurre il ripple di corrente, e di conseguenza di tensione, sul condensatore d'uscita del convertitore. Inne, verr studiato dettagliatamente il concetto di Induttanza Critica (Critical Inductance - CI ), il pi grande valore di induttanza di ltro del convertitore che permette di ottenere la pi rapida risposta al transitorio. Si metter in evidenza il fatto che il valore di induttanza critica che deve essere utilizzato il minore tra quello calcolato per il transitorio in salita (step-up) e quello per il transitorio in discesa (step-down) della corrente di carico, e che in questo modo le variazioni di tensione d'uscita per i due tipi di transitorio sono uguali, ottenendo cos una risposta al transitorio simmetrica. Mediante l'utilizzo del software di simulazione di circuiti analogici LTspice IV, e di MATLAB per la visualizzazione graca dei risultati, il progetto del convertitore con Induttanza Critica (Critical Inductance - CI ) verr confrontato con il tradizionale progetto in Modalit di Conduzione Continua (Continuous Conduction Mode - CCM), e con il progetto Quasi Square Wave (QSW), dimostrando cos i vantaggi derivanti dall'utilizzo dell'induttanza critica come valore dell'induttanza di ltro. Verranno eseguite varie simulazioni con i tre diversi tipi di progetto per l'induttanza di ltro con convertitori a due, a quattro, e a sei canali. Per concludere, saranno presentati i concetti base di altre tecniche atte a migliorare la risposta ai transitori della corrente di carico, come il posizionamento adattativo della tensione d'uscita e il mutuo accoppiamento tra gli induttori di filtr

Topics: ING-INF/01 Elettronica
Year: 2011
OAI identifier: oai:generic.eprints.org:36423/core377
Provided by: Padua@thesis

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Citations

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