Un po' di teoria
Topologia del Buck Boost Converter
Il Buck Buck è un particolare Buck converter dove l'uscita positiva coincide con un terminale dell'ingresso mentre il terminale negativo è generato dal circuito di conversione.
Questa topologia risulta utile per quei circuiti con TRIAC per mettere l'accensione. Il converter, noto anche come convertitore step-down, è una topologia di circuito che riduce la tensione di ingresso DC a un valore inferiore DC. Questo è particolarmente utile quando si ha bisogno di convertire la tensione di rete AC in una tensione DC più bassa e gestibile per i circuiti elettronici. La nostra implementazione utilizza un approccio non isolato, il che significa che l'ingresso e l'uscita condividono un riferimento comune. Questo design è spesso preferito per la sua semplicità e per il minor numero di componenti richiesti, il che si traduce in un risparmio sui costi e in un ingombro ridotto.
Inserire disegno Buck boost e buck da datasheet viper 16
Viper16
Il Viper16 è un convertitore offline ad alta tensione che integra un MOSFET di potenza con una tensione di rottura di 800V. Questo componente è progettato per applicazioni di conversione AC/DC di potenza fino a 12W, rendendolo ideale per il nostro scopo. Il dispositivo offre diverse caratteristiche che migliorano la sicurezza e l'efficienza, come la protezione da sovratensione, sovracorrente e surriscaldamento. Può essere usato per implementare diverse topologie di convertitori AC DC isolati e non. Per la regolazione utilizza la tecnica PWM con frequenza fissa che può variare in base alla versione (65kHz versione, 115kHz versione H). Si possono avere due tipologie di package: DIP7 Versione N o SO16 Versione D. Nel MST_ACDC è usata la versione a Viper16HN (115kHz DIP7). Per maggiori informazioni si rimanda al datasheet del dispositivo scaricabile dal sito https://www.st.com/resource/en/datasheet/viper16.pdf
Inserire disegno DIP7 16
Descrizione del Convertitore AC/DC
Il convertitore MST_ACDC implementa la topologia di Buck Boost converter non isolato utilizzando il Viper16 di STMicroelectronics come elemento principale.
Schema Elettrico
Nello schema elettrico, il Viper16 è circondato da una rete di componenti passivi che aiutano a gestire il filtraggio dell'ingresso, la regolazione del duty cycle e la stabilizzazione dell'uscita. Il circuito inizia con un ponte raddrizzatore che converte l'AC in DC grezzo. Un filtro capacitivo all'ingresso riduce il rumore e migliora la qualità della tensione DC prima che entri nel Buck converter. Il Viper16 poi commuta il MOSFET integrato per regolare la tensione di uscita attraverso l'induttore e il diodo di rettifica, con ulteriore filtraggio fornito da un condensatore di uscita per una tensione DC stabile e pulita.
Sebbene il convertitore sia stato progettato per una tensione di uscita di 15V, è possibile adattarlo per fornire tensioni diverse. Tuttavia, questo richiede alcune modifiche al circuito che possono comportare complicazioni e limitazioni. Per esempio, cambiare il valore dell'induttore o del feedback del voltaggio potrebbe essere necessario per ottenere una tensione di uscita diversa. Queste modifiche devono essere eseguite con attenzione per mantenere l'efficienza del convertitore e per evitare problemi di stabilità o di regolazione.
Considerazioni sulla Corrente di Uscita
La limitazione a 150mA della corrente di uscita significa che il convertitore è ottimizzato per dispositivi a basso consumo. È importante valutare il consumo di corrente del dispositivo che si intende alimentare per assicurarsi che non superi la capacità massima del convertitore.
Design del PCB
Il design del PCB è stato attentamente studiato per garantire che il flusso di corrente sia ottimale, riducendo le interferenze elettromagnetiche e minimizzando le perdite di potenza. Le tracce di potenza sono state allargate per gestire la corrente massima di 150mA e sono state prese in considerazione le distanze di sicurezza per evitare archi elettrici o cortocircuiti.
Considerazioni Termiche
Data la natura compatta del circuito e la potenza gestita, è stata prestata particolare attenzione alla dissipazione termica. Il layout del PCB facilita la dispersione del calore generato dal Viper16 e dagli altri componenti, assicurando che il convertitore operi entro i limiti di temperatura sicuri.
* sensore termico all'interno del device VIPER16
Particolare attenzione bisogna porre nel maneggiare il regolatore in quanto le parti metalliche presenti possono essere sotto rete con conseguente pericolo di scosse elettriche.
