COMPLEMENTI DI ELETTRONICA II

(prof. Luigi Malesani)

 

Programma del corso per l'A.A. 2003/2004

 (Con riferimento agli Appunti dalle Lezioni)

PARTE I.d

 

Cap.1.4 - Stadio Lineare di Regolazione

1.4.1 - 1.4.1.a - 1.4.1.b - 1.4.2 - 1.4.2.a - 1.4.2.b - 1.4.3 - 1.4.4 - 1.4.5 (cenni) - 1.4.6 (cenni) - 1.4.7 (cenni) - 1.4.8 (cenni) - 1.4.9 - 1.4.10 - 1.4.10.a - 1.4.10.b - 1.4.11 - 1.4.11.a - 1.4.11.b - 1.4.A.1 (cenni) - 1.4.A.2 (cenni) - 1.4.A.3 - 1.4.A.3.a - 1.4.A.3.b - 1.4.A.4.b (cenni)- 1.4.A.5 (cenni).

 

Cap.1.5 - Schemi dell’Alimentatore e Indirizzi dei Costruttori

pag.1.5.1 - pag.1.5.2 (cenni) - pag.1.5.3 - pag.1.5.4

PARTE II

 

Cap.2.1 - Trasformatori ed Induttori

2.1.1. - 2.1.2 - 2.1.3 - 2.1.3a - 2.1.3b - 2.1.3c - 2.1.3d - 2.1.4 (cenni) - 2.1.5 (cenni)- 2.1.6 - 2.1.6a -2.1.7 - 2.1.7a - 2.1.7b - 2.1.8 - 2.1.A.1 (cenni) - 2.1.A.2 (cenni).

 

Cap.2.2 - Convertitori Buck e Half-Bridge

2.2.1 - 2.2.1a - 2.2.1b - 2.2.1c - 2.2.1d - 2.2.1e - 2.2.2 - 2.2.2.a.1 - 2.2.2.a.2 (cenni) - 2.2.2.b.1 - 2.2.2.c.1 - 2.2.2.d.1 - 2.2.2.e.1 - 2.2.2.f.1 - 2.2.2.g.1 - 2.2.2.g.2 (cenni) - 2.2.2.h.1.

 

(il Cap.2.3 è escluso)

 

Cap.2.4. - Controllo dei convertitori cc/cc

2.4.1 - 2.4.2 -2.4.2a - 2.4.2b (cenni) - 2.4.4 - 2.4.5 - 2.4.5a - 2.4.5b.

 

Cap.2.5 - Richiami sui Componenti

2.5.1 - 2.5.1.a - 2.5.1.b (cenni) - 2.5.2.a - 2.5.2.b - 2.5.2.c - 2.5.2.d - 2.5.2.e - 2.5.3 - 2.5.3.a.1 (cenni) - 2.5.3.a.2 (cenni) - 2.5.3.a.3 (cenni) - 2.5.3.b - 2.5.3.c - 2.5.3.c.1 (cenni) - 2.5.3.c.2 (cenni) - 2.5.3.c.3.

 

(il Cap.2.6 è escluso)

 

Nota 1:

Per i paragrafi contrassegnati con "cenni" si richiede una conoscenza dei concetti fondamentali, senza gli sviluppi matematici. I paragrafi non citati NON SONO RICHIESTI.

Nota 2:

La prova di esame è orale, e comprende sia il programma sopra elencato sia una discussione su uno o più argomenti della alla relazione di Laboratorio (che il candidato deve portare con sé all’esame).

Nota 3:

I candidati che hanno seguito il Corso e frequentato il Laboratorio in un Anno Accademico precedente, possono presentare il programma valido in quell’A.A. (La frequenza è testimoniata dal loro nome sulla relazione di Laboratorio). Ciò vale anche nel caso di programma molto diverso dall’attuale, come quello riferito al testo "Introduzione alla Progettazione di Elettronica Analogica", ed. Patron, adottato alcuni anni addietro.

In alternativa, si può presentare il programma attuale (senza dover frequentare nuovamente il Laboratorio e conservando valida la precedente relazione). In tale caso tuttavia la scelta di programma è esclusiva e comprende tutto il programma attuale.

 

 

 

INDICE - PARTE I

1.1 - L’ALIMENTATORE STABILIZZATO:

SPECIFICHE E STRUTTURA GENERALE Non ancora disponibile

1.2 - STADIO POWER FACTOR CORRECTOR

A CONVERTITORE BOOST Non ancora disponibile

1.3 - STADIO CONVERTITORE CC/CC HALF BRIDGE

A TRASFORMATORE In preparazione

1.4 - STADIO LINEARE DI REGOLAZIONE pag.1.4.1

1.4.1 - Stadio Lineare di Regolazione - Schema Generale pag.1.4.1

1.4.1.a - Schema generale dello Stadio Lineare di Regolazione pag.1.4.1

1.4.1.b - Transistore regolatore Mosfet pag.1.4.4

1.4.2 - Controllo di corrente pag.1.4.7

1.4.2.a - Scelta degli amplificatori operazionali pag.1.4.7

1.4.2.b - Sviluppo dello schema dettagliato del controllo di corrente pag.1.4.8

1.4.3 - Controllo di tensione pag.1.4.17

1.4.4 - Commutatore del modo di funzionamento

controllo di tensione/controllo di corrente pag.1.4.25

1.4.5 - Amplificatore regolatore HB e optoisolatore pag.1.4.27

1.4.6 - Alimentazione Vref 2.49 V. pag.1.4.31

1.4.7 - Alimentazione +VCC e - VCC . pag.1.4.33

1.4.8 - Segnalatore di Controllo Attivo. pag.1.4.37

1.4.9 - Compensazione della misura di corrente pag.1.4.40

1.4.10 - Schemi a blocchi in bassa frequenza e guadagni statici pag.1.4.47

1.4.10.a - Schema a blocchi statico del controllo di corrente pag.1.4.49

1.4.10.b - Schema a blocchi statico del controllo di tensione pag.1.4.57

1.4.11 - Schemi a blocchi a larga banda, risposta, stabilità e impedenze di uscita pag.1.4.63

1.4.11.a - Schema a blocchi a larga banda del controllo di corrente pag.1.4.63

1.4.11.b - Schema a blocchi a larga banda del controllo di tensione pag.1.4.75

Appendice 1.4.A.1 - Stella di resistenze pag.1.4.95

Appendice 1.4.A.2 - Potenziometro caricato su una resistenza di uscita Ro pag.1.4.96

Appendice 1.4.A.3 - Scelta e dimensionamento della Resistenza di Shunt Rs pag.1.4.97

1.4.A.3.a - Scelta della resistenza di shunt Rs pag.1.4.97

1.4.A.3.b - Caratteristiche dei resistori a basso valore ohmico LOB-3 pag.1.4.98

Appendice 1.4.A.4 - Schemi a blocchi e funzioni di trasferimento del controllo di corrente pag.1.4.99

1.4.A.4.a - Trasformazione dello schema a blocchi del controllo di corrente pag.1.4.99

1.4.A.4.b - Caratteristica ai grandi segnali Vrefi -Is pag.1.4.105

Appendice 1.4.A.5 - Andamento dettagliato del passaggio tra il modo di funzionamento in controllo di corrente ed il modo di funzionamento in controllo di tensione pag.1.4.107

1.5 - SCHEMI DELL’ALIMENTATORE E INDIRIZZI DEI COSTRUTTORI pag.1.5

Alimentatore Stabilizzato - Schema Generale pag.1.5.1

Stadio Power factor Corrector a Convertitore Boost pag.1.5.2

Stadio Convertitore CC/CC Half-Bridge a Trasformatore pag.1.5.3

Stadio Lineare di Regolazione pag.1.5.4

1.5.2 - Indirizzi dei Costruttori pag.1.5.5

 

 

INDICE - PARTE II

2.1 - TRASFORMATORI ED INDUTTORI pag.2.1.1

2.1.1 - Trasformatore ideale pag.2.1.1

2.1.2 - Trasformazione di impedenza pag.2.1.3

2.1.3 - Struttura del trasformatore reale pag.2,1.4

2.1.3.a - trasformatore reale con accoppiamento perfetto pag.2.1.4

2.1.3.b - trasformatore reale con flussi dispersi, (accoppiamento non perfetto) pag.2.1.7

2.1.3.c - resistenze degli avvolgimenti pag.2.1.9

2.1.3.d - schema equivalente completo pag.2.1.10

2.1.4 - Schema equivalente e circuiti mutuamente accoppiati pag.2.1.11

2.1.5 - Approssimazioni dello schema del trasformatore reale pag.2.1.13

2.1.6 - Trasformatore con tre o più avvolgimenti pag.2.1.14

2.1.6.a - trasformatore reale con accoppiamento perfetto a tre o più avvolgimenti pag.2.1.14

2.1.6.b - trasformatore reale a tre o più avvolgimenti con resistenze e flussi dispersi pag.2.1.16

2.1.6.c - trasformatore a tre o più avvolgimenti come sistema di circuiti mutuamente accoppiati pag.2.1.18

2.1.7 - Costruzione dei trasformatori pag.2.1.20

2.1.7.a - trasformatori per frequenze industriali pag.2.1.20

2.1.7.b - trasformatori per alta frequenza ad accoppiamento stretto pag.2.1.27

2.1.8 - Induttori pag.2.1.29

2.1.9 - Dimensionamento dei trasformatori e degli induttori pag.2.1.33

2.1.9.a - trasformatori con nucleo in acciaio magnetico laminato pag.2.1.37

2.1.9.b - trasformatori con nucleo in ferrite per convertitori a commutazione pag.2.1.53

2.1.9.c – induttori solenoidali in aria pag.2.1.71

Appendice 2.1.A.1 - Calcolo approssimato delle induttanze di dispersione pag.2.1.75

Appendice 2.1.A.2 - Capacità degli avvolgimenti pag.2.1.80

Appendice 2.1.A.3 – Effetti delle correnti parassite negli avvolgimenti pag.2.1.84

Appendice 2.1.A.2 – Induttori solenoidali pag.2.1.86

2.2 - CONVERTITORI BUCK E HALF BRIDGE pag.2.2.1

2.2.1 - Convertitore Buck pag.2.2.1

2.2.1.a - Convertitore Buck in modo di funzionamento continuo CCM pag.2.2.1

2.2.1.b - Convertitore Buck in modo di funzionamentocontinuo CCM a regime pag.2.2.4

2.2.1.c - Convertitore Buck in modo di funzionamento discontinuo DCM pag.2.2.7

2.2.1d - Convertitore Buck in modo di funzionamento discontinuo DCM a regime pag.2.2.10

2.2.1e - Convertitore Buck in transitorio pag.2.2.14

2.2.2 - Convertitore Half-Bridge pag.2.2.19

2.2.2.a.1 - Convertitore HB in modo di funzionamento continuo CCM e con alta corrente di carico ("Heavy-Load") pag.2.2.22

2.2.2.a.2 - Convertitore HB in modo di funzionamento continuo CCM

e con alta corrente di carico ("Heavy-Load") - Analisi quantitativa pag.2.2.28

2.2.2.b.1 - Convertitore HB in Modo di funzionamento I in Light-Load - conduzione continua CCM pag.2.2.34

2.2.2.b.2 - Convertitore HB in Modo di funzionamento I in Light-Load - conduzione continua CCM - Analisi quantitativa pag.2.2.36

2.2.2.c.1 - Convertitore HB in Modo di funzionamento II in Light-Load - conduzione continua CCM pag.2.2.40

2.2.2.c.2 - Convertitore HB in Modo di funzionamento II in Light-Load - conduzione continua CCM - Analisi quantitativa pag.2.2.42

2.2.2.d.1 - Convertitore HB in Modo di funzionamento I in Light-Load - conduzione discontinua DCM pag.2.2.48

 

2.2.2.d.2 - Convertitore HB in Modo di funzionamento I in Light-Load - conduzione discontinua DCM - Analisi quantitativa pag.2.2.49

2.2.2.e.1 - Convertitore HB in Modo di funzionamento II in Light-Load - conduzione discontinua DCM pag.2.2.51

2.2.2.e.2 - Convertitore HB in Modo di funzionamento II in Light-Load - conduzione discontinua DCM - Analisi quantitativa pag.2.2.53

2.2.2.f.1 - Convertitore HB con secondario a presa centrale pag.2.2.57

2.2.2.g.1 - Convertitore HB a regime pag.2.2.65

2.2.2.g.2 - Convertitore HB a regime - Analisi quantitativa pag.2.2.70

2.2.2.h.1 - Convertitore HB in transitorio pag.2.2.76

2.2.2.h.2 - Convertitore HB in transitorio - Analisi quantitativa del Modo in Heavy-Load pag.2.2.83

2.2.2.h.3 - Convertitore HB in transitorio - Analisi quantitativa del Modo in Light-Load in CCM pag.2.2.86

2.3 - CONVERTITORE BOOST pag.2.3.1

2.3.1 - Convertitore Boost pag.2.3.1

2.3.1.a - Convertitore Boost in modo di funzionamento continuo CCM pag.2.3.1

2.3.1.b - Convertitore Boost in modo di funzionamento continuo CCM a regime pag.2.3.4

2.3.1.c - Convertitore Boost in modo di funzionamento discontinuo DCM pag.2.3.7

2.3.1d - Convertitore Boost in modo di funzionamento discontinuo DCM a regime pag.2.3.10

2.3.1e - Convertitore Boost in transitorio pag.2.3.14

2.4 - CONTROLLO DEI CONVERTITORI CC/CC (Buck e Boost) pag.2.4.1

2.4.1 - Controllo dei convertitori cc/cc pag.2.4.1

2.4.2 - Analisi ai piccoli segnali della risposta del convertitore Buck pag.2.4.1

2.4.2a - Analisi ai piccoli segnali del convertitore Buck senza perdite in transitorio pag.2.4.1

2.4.2b - Analisi ai piccoli segnali del convertitore Buck con perdite in transitorio pag.2.4.5

2.4.3 - Analisi ai piccoli segnali della risposta del convertitore Boost pag.2.4.9

2.4.4 - Controllo a catena aperta del convertitore Buck pag.2.4.14

2.4.5 - Controlli di tensione a catena chiusa dei convertitori pag.2.4.16

2.4.5a - Controllo di tensione a catena chiusa PI del convertitore Buck pag.2.4.17

2.4.5b - Controllo di tensione a catena chiusa PID del convertitore Buck pag.2.4.22

2.4.6 - Controlli di corrente dei convertitori pag.2.4.28

2.5 - RICHIAMI SUI COMPONENTI ATTIVI E PASSIVI,

TOLLERANZE E SERIE, RETI DI COMPONENTI pag.2.5.1

2.5.1 - Serie di componenti e valori normalizzati pag.2.5.1

2.5.1.a - Serie geometriche, valori normalizzati e tolleranze pag.2.5.1

2.5.1.b - Marcatura e colori pag.2.5.4

2.5.2 - Tolleranze e calcolo dei piccoli numeri pag.2.5.6

2.5.2.a - Resistenza equivalente di resistenze in serie pag.2.5.6

2.5.2.b - Resistenza equivalente di resistenze in parallelo pag.2.5.8

2.5.2.c - Resistenza equivalente di rete generica di resistenze pag.2.5.9

2.5.2.d - Partitore con due resistenze pag.2.5.10

2.5.2.e - Rete a stella pag.2.5.11

2.5.3 - Amplificatori operazionali pag.2.5.12

2.5.3.a - Funzioni di trasferimento con amplificatori operazionali ideali pag.2.5.12

2.5.3.a.1 - Funzioni di trasferimento con amplificatori operazionali ideali in connessione invertente pag.2.5.13

2.5.3.a.2 - Funzioni di trasferimento con amplificatori operazionali ideali in connessione non invertente. pag.2.5.17

2.5.3.a.3 - Funzioni di trasferimento con ingressi sia sul morsetto invertente sia sul morsetto non invertente dell’amplificatore operazionale ideale. pag.2.5.21

2.5.3.b - Amplificatori operazionali reali pag.2.5.25

2.5.3.c - Funzioni di trasferimento con amplificatori operazionali reali pag.2.5.27

2.5.3.c.1 - Funzione di trasferimento di amplificatore operazionale con amplificazione limitata in connessione invertente ed amplificazione teorica costante. pag.2.5.29

2.5.3.c.2 - Funzione di trasferimento di amplificatore operazionale con amplificazione limitata in connessione invertente

e F.d.T. teorica di tipo integrale. pag.2.5.30

2.5.3.c.3 - Funzione di trasferimento di amplificatore operazionale con amplificazione limitata in connessione non-invertente e F.d.T. teorica di tipo integrale-proporzionale. pag.2.5.30

2.6 - PLL: PHASE LOCKED LOOPS pag.2.6.1

2.6.1 - Struttura del PLL pag.2.6.1

2.6.1.a - Schema generale pag.2.6.1

2.6.1.b - PLL con Filtro Passa Basso a semplice polo pag.2.6.5

2.6.1.c - PLL con Filtro Passa Basso a polo-zero pag.2.6.7

2.6.1.d - PLL con Filtro Passa Basso integrale-proporzionale pag.2.6.8

2.6.2 - L’Oscillatore Controllato in Tensione VCO pag.2.6.10

2.6.3 - Rivelatori di fase pag.2.6.13

2.6.4 - Meccanismo di cattura, campo di aggancio pag.2.6.22

2.6.5 - Applicazioni pag.2.6.25

2.6.6 - Esempi di dimensionamento pag.2.6.27

2.6.6.a - PLL a Banda Stretta ed a Risposta Lenta pag.2.6.27

2.6.6.b - PLL a Banda Larga con Filtro Passivo pag.2.6.29

2.6.6.c - PLL a Banda Larga con Filtro Attivo pag.2.6.31