Design and implementation of integrated circuits for integrated isolated DC/DC power transfer devices

Oggigiorno, le aziende elettroniche, guidate dalla domanda del mercato stanno cercando di ridurre le dimensioni e il costo dei convertitori mantenendo l'efficienza alta. Anche se, mantenendo alta la densità di potenza, di solito implichi un aumento della frequenza di switching il quale potrebbe aumentare le perdite nel circuito. Per risolvere tale problema sono stati sviluppati i convertitori isolati risonanti con lo scopo di diminuire l'impatto delle perdite correlate alla switching frequency. I convertitori isolati utilizzano un isolamento affinché la porzione di circuito primaria e secondaria siano isolate. Sfortunatamente, ci sono anche degli svantaggi nell'utilizzare l'isolamento, infatti il trasformatore è il componente più ingombrante del convertitore e la sua presenza pone una forte limitazione sulla integrabilità del circuito. I dispositivi regolabili richiedono un segnale di feedback affinchè si ottenga la regolazione dell'output voltage. Al fine di mantenere l'isolamento anche i segnali di feedback devono essere isolati . L'isolamento del segnale di controllo avviene introducendo un nuovo trasformatore all'interno del feedback loop. Lo scopo di questa tesi è l'introduzione di un segnale di controllo, dal secondario al primario, nella direzione opposta del flusso di potenza che sfrutta solo il trasformatore di potenza. Progettare un circuito che sia in grado di trasmettere il segnale di controllo attraverso il trasformatore di potenza potrebbe permetterci di eliminare il trasformatore presente nel feedback loop. Durante la tesi, partendo da un dispositivo preesistente sul mercato, è stato sviluppata la finite state machine in modo da permettere al convertitore di controllare l'output voltage e gestire eventuali malfunzionamenti. Per ottenere una comunicazione robusta contro le perturbazioni, è stato studiato i rumori che colpiscono le topologie isolate, come GNTI e CMTI. Infine, sono stati progettati i circuiti analogici utilizzati per l'introduzione e la ricezione del segnale differenziale.