Corso sugli Alimentatori Switching

Lezione 1 • Fondamenti di Conversione dell'Energia

Tratta le relazioni di potenza in DC e AC, l'efficienza e le perdite nei sistemi elettrici. Stabilisce il vocabolario e le metriche utilizzate nell'intero corso.

Lezione 2 • Forme d'Onda di Commutazione e Ciclo di Lavoro

Introduce i segnali PWM, il controllo del ciclo di lavoro e il bilancio volt-secondo. Questi concetti sono alla base di ogni topologia di convertitore trattata nei capitoli successivi.

Lezione 3 • Componenti Passivi nei Circuiti di Potenza

Analizza induttori, condensatori e trasformatori in condizioni di commutazione. Fornisce criteri di selezione dei componenti critici per ogni topologia SMPS.

Lezione 4 • Dispositivi a Semiconduttore per Commutazione

Esamina MOSFET, IGBT e diodi come interruttori controllati. Collega le caratteristiche del dispositivo ai compromessi tra velocità di commutazione e perdite di conduzione.

Lezione 1 • Conduzione Continua e Discontinua

Confronta il funzionamento in CCM e DCM, le condizioni limite e il loro impatto sulla progettazione del controllo. Prepara gli studenti alla progettazione dell'anello di retroazione nel capitolo successivo.

Lezione 2 • Topologie Buck-Boost e Invertenti

Tratta il buck-boost invertente e le varianti non invertenti a quattro interruttori. Estende la capacità dello studente di progettare convertitori che richiedono l'inversione di polarità.

Lezione 3 • Analisi del Convertitore Buck

Deriva il rapporto di conversione della tensione, la forma d'onda della corrente nell'induttore e il ripple di uscita per il convertitore buck. Costituisce la topologia di riferimento per tutti gli studi successivi sui convertitori.

Lezione 4 • Stress e Selezione dei Componenti

Applica le formule della corrente RMS e di picco per selezionare interruttori, diodi, induttori e condensatori. Collega l'analisi teorica all'approvvigionamento pratico dei componenti.

Lezione 1 • Tecniche di Progettazione del Compensatore

Progetta compensatori di Tipo I, II e III per ottenere il margine di fase e la larghezza di banda desiderati. Gli studenti applicano questi compensatori a progetti di convertitori reali.

Lezione 2 • Fondamenti dell'Anello di Controllo

Introduce i concetti di anello aperto e chiuso, amplificatori di errore e tensione di riferimento. Stabilisce il quadro di controllo applicato a ogni convertitore regolato.

Lezione 3 • Metodi di Verifica della Stabilità

Tratta la misura del guadagno di anello basata su iniezione e le tecniche di verifica tramite simulazione. Assicura che gli studenti possano convalidare la stabilità prima dei test sull'hardware.

Lezione 4 • Analisi del Diagramma di Bode

Costruisce i diagrammi di Bode del guadagno e della fase dalle funzioni di trasferimento e identifica i margini di stabilità. Abilita direttamente la progettazione del compensatore nella sezione successiva.

Lezione 1 • Convertitori Half-Bridge e Full-Bridge

Tratta il funzionamento delle topologie a ponte, la prevenzione del shoot-through e il bilancio volt-secondo del trasformatore. È rivolto ad applicazioni SMPS di media e alta potenza superiori a 200 W.

Lezione 2 • Progettazione del Trasformatore per SMPS

Tratta la scelta del materiale del nucleo, il rapporto spire e la progettazione degli avvolgimenti per trasformatori ad alta frequenza. Fornisce le conoscenze sui componenti richieste per tutte le topologie isolate.

Lezione 3 • Convertitori Risonanti e LLC

Introduce le topologie risonanti serie e LLC, la commutazione a tensione zero e il controllo a modulazione di frequenza. Collega le conoscenze sulle topologie isolate a progetti avanzati ad alta efficienza.

Lezione 4 • Progettazione del Convertitore Forward

Analizza i convertitori forward a singolo e doppio interruttore, i metodi di ripristino del nucleo e la progettazione del filtro di uscita. Estende la capacità dello studente a progetti isolati a singolo interruttore di potenza superiore.

Lezione 1 • Protezione e Gestione dei Guasti

Implementa protezioni da sovracorrente, sovratensione e termiche utilizzando le funzionalità dell'IC controllore. La gestione dei guasti è obbligatoria per un funzionamento affidabile degli SMPS nei prodotti reali.

Lezione 2 • Progettazione del Circuito Gate Driver

Progetta circuiti gate driver per interruttori high-side e low-side, inclusi driver bootstrap e isolati. Un gate driver corretto previene il shoot-through e riduce le perdite di commutazione.

Lezione 3 • Controllori PWM in Modo Tensione

Esamina l'architettura del controllore in modo tensione, la programmazione dell'oscillatore e la configurazione dell'avvio graduale. Collega la progettazione a livello di IC alle topologie di convertitore studiate in precedenza.

Lezione 4 • Controllori PWM in Modo Corrente

Tratta il rilevamento della corrente di picco, la compensazione di pendenza e i vantaggi del controllo in modo corrente. Il controllo in modo corrente migliora la risposta transitoria e semplifica la compensazione dell'anello.

Lezione 1 • Progettazione del Filtro EMI di Ingresso

Progetta filtri di ingresso LC per l'attenuazione di modo differenziale e di modo comune. Una progettazione corretta del filtro impedisce al rumore di propagarsi verso la rete AC o il bus di ingresso.

Lezione 2 • Test di Pre-Conformità EMC

Descrive il sondaggio in campo vicino, la misura delle emissioni condotte basata su LISN e i setup di test di pre-conformità. Il test di pre-conformità riduce i costosi fallimenti nei test formali.

Lezione 3 • Fondamenti di EMC per Alimentatori

Introduce i meccanismi di emissione condotta e irradiata, il rumore di modo comune e differenziale. Stabilisce il quadro EMC applicato in tutto il capitolo.

Lezione 4 • Tecniche di Schermatura e Filtraggio

Tratta la schermatura dell'involucro, i condensatori passanti e l'applicazione di perle di ferrite. Integra il layout del circuito stampato quando è necessaria un'ulteriore riduzione delle emissioni.

Lezione 1 • PFC Bridgeless e Totem-Pole

Introduce topologie PFC bridgeless e totem-pole basate su GaN per una maggiore efficienza. Estende la capacità dello studente a progetti PFC all'avanguardia con efficienza superiore al 93%.

Lezione 2 • Controllo PFC in Modo Corrente Media

Implementa il controllo in modo corrente media utilizzando un IC controllore PFC basato su moltiplicatore. Questo metodo di controllo raggiunge basso THD e alto fattore di potenza su tutto l'intervallo di carico.

Lezione 3 • Topologia e Funzionamento del PFC Boost

Analizza il convertitore PFC boost in modo di conduzione continua funzionante da AC raddrizzata. Fornisce le basi topologiche per la progettazione del controllore PFC attivo.

Lezione 4 • Metodi PFC Passivi

Esamina i circuiti valley-fill e gli induttori di ingresso come soluzioni PFC passive a basso costo. Stabilisce le prestazioni di riferimento prima di introdurre le topologie PFC attive.

Lezione 1 • Affidabilità e Stress Test

Applica termografia, burn-in e stress test accelerati per convalidare l'affidabilità a lungo termine. Lo stress test rivela progetti marginali prima del rilascio in produzione.

Lezione 2 • Acquisizione dello Schema e Simulazione

Costruisce uno schema SMPS completo e lo convalida tramite simulazione SPICE prima del layout. La simulazione rileva errori di progettazione prima della costosa fabbricazione del circuito stampato.

Lezione 3 • Specifica di Progetto e Scelta della Topologia

Traduce i requisiti applicativi in specifiche elettriche e seleziona la topologia ottimale. Una specifica sistematica previene costose riprogettazioni durante la convalida del prototipo.

Lezione 4 • Misura dell'Efficienza e Ottimizzazione

Misura l'efficienza al variare del carico e della tensione di ingresso, quindi applica tecniche mirate di riduzione delle perdite. L'ottimizzazione colma il divario tra prestazioni simulate e misurate.

Lezione 5 • Avviamento del Prototipo e Debugging

Esegue una sequenza di avviamento sicura e strutturata e diagnostica i guasti comuni del prototipo. Un avviamento sistematico previene danni ai componenti e accelera il debugging.