Convertitori risonanti LLC: Una panoramica dei metodi e delle sfide di modellazione, controllo e progettazione

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Titolo originale:

LLC Resonant Converters: An Overview of Modeling, Control and Design Methods and Challenges

Contenuto del libro:

Un convertitore risonante è un tipo di convertitore di potenza elettrica che contiene una rete di induttori e condensatori chiamata "serbatoio risonante", sintonizzata per risuonare a una frequenza specifica. Trova applicazione nell'elettronica e nei circuiti integrati. Il convertitore risonante LLC è forse la topologia di conversione risonante più diffusa oggi. Sebbene esista da molti anni, solo in tempi relativamente recenti il convertitore risonante LLC ha guadagnato popolarità. Dalla sua prima apparizione in letteratura nel 1988, per molto tempo è stato confinato ad applicazioni di nicchia, come gli alimentatori ad alta tensione o i sistemi audio di fascia alta.

Il suo significativo utilizzo industriale è iniziato a metà degli anni 2000 con il boom dei televisori a schermo piatto, le cui esigenze di alimentazione hanno trovato nel convertitore risonante LLC la risposta migliore, ed è stato alimentato dall'introduzione di nuove normative, sia volontarie che obbligatorie, riguardanti un uso efficiente dell'energia. Questa combinazione di eventi ha spinto i progettisti di potenza a trovare sistemi di conversione CA-CC sempre più efficienti.

Da allora, molti altri dispositivi elettronici prodotti in serie, come i PC All-In-One e a piccolo fattore di forma, gli adattatori AC-DC ad alta potenza e i driver LED, hanno fatto un uso massiccio di questa topologia, soprattutto nella versione a mezzo ponte. I sistemi di maggiore potenza, come gli alimentatori per server e telecomunicazioni e, più recentemente, le stazioni di ricarica per veicoli elettrici, hanno adottato principalmente la versione full-bridge.

Sono stati fatti molti progressi sia sugli aspetti teorici che su quelli pratici relativi al convertitore risonante LLC. Numerose pubblicazioni e note applicative lo trattano e molti produttori di circuiti integrati hanno in portafoglio circuiti integrati di pilotaggio dedicati. Nonostante ciò, la sua progettazione è ancora considerata un compito impegnativo nella conversione di potenza. Pertanto, una visita guidata attraverso le sue complessità può essere utile sia per il neofita che per l'ingegnere esperto, nonché per gli studenti attivi in questo campo.

Questa monografia copre le basi (modalità operative, meccanismo di commutazione morbida, approssimazione della prima armonica, ecc. ) e argomenti avanzati (ottimizzazione del progetto, metodi di controllo, raddrizzamento sincrono, interleaving, ecc. ) della conversione di potenza mediante il convertitore risonante LLC, utilizzando un approccio pratico e orientato alla progettazione.