EO_Power-486

XI POWER 22 - MAGGIO 2020 DISCRETE DEVICES che comporta un risparmio sui sistemi di raffreddamento e sulle dimensioni del package. Wolfspeed , azienda all’a- vanguardia nello sviluppo di componenti basati sulla tec- nologia wide bandgap, dispone di una vasta selezione di SiC MOSFET con elevata tensione di blocco, elevata fre- quenza di commutazione e basse perdite di potenza. Il C3M0030090K (Fig. 1) è un MOSFET planare al carburo di silicio racchiu- so in un contenitore a bas- sa induttanza e ampia di- stanza di clearance (circa 8 mm) tra drain e source, in grado di garantire un elevato isolamento in ogni condizione operativa. Diodi Schottky e tiristori I diodi Schottky utilizzano una giunzione metallo-semicon- duttore caratterizzata da una caduta di tensione inferiore rispetto a quella di un diodo al silicio e da un’elevata ve- locità di commutazione. Il semiconduttore di tipo P viene sostituito con un metallo, tipicamente alluminio o platino, formando una giunzione metallo-semiconduttore di tipo N detta anche barriera Schottky. Questi diodi possono com- mutare a frequenze molto più elevate dei diodi a giunzione P-N e per questo motivo sono largamente utilizzati nelle applicazioni di potenza e nel settore RF. Un altro compo- nente comune nelle applicazioni di potenza è il tiristore, noto anche come SCR (Silicon Controlled Rectifier). Com- posti da quattro strati di semiconduttore differentemente drogati, i tiristori si comportano come degli interruttori controllati elettronicamente. Gli SCR sono utilizzati in di- verse applicazioni di elettronica di potenza come controllo di carichi alimentati in corrente alternata, sistemi di pro- tezione dalle sovratensioni, controllo luci stroboscopiche, flash e circuiti di accensione a scarica capacitiva. Moduli di potenza Normalmente, i circuiti utilizzati nell’elettronica di poten- za non contengono un unico componente discreto, ma integrano quasi sempre più dispositivi. I singoli compo- nenti, inclusi i relativi dissipatori di calore, sono racchiusi all’interno di un unico assemblaggio dotato di opportu- no isolamento elettrico, mentre i collegamenti tra i com- ponenti sono realizzati tramite bus oppure cavi elettrici. Questa tecnica costruttiva, piuttosto onerosa in termini di materiale, tempo e lavoro richiesti, ha favorito la nascita di un nuovo concetto di modulo di potenza, in cui l’iso- lamento è integrato nel componente stesso anziché nella struttura meccanica del modulo. L’isolamento interno, accompagnato da una buona dissipazione del calore, assi- cura che la base metallica del modulo sia elettricamente isolata dal circuito collegato ai terminali esterni e che il calore prodotto dai componenti che fanno parte del mo- dulo possa essere correttamente dissipato. A seconda dei modelli, i moduli possono contenere diodi, tiristori, tran- sistor MOSFET o IGBT, con una complessità circuitale che varia da un singolo componente sino a un massimo di circa venti dispositivi. Le dimensioni compatte dei mo- duli di potenza consentono un notevole risparmio di spa- zio, riducendo la complessità del PCB. Inoltre, i moduli sono ottimizzati dal punto di vista meccanico e termico per facilitare l’assemblaggio e garantire elevata affidabi- lità e durata nel tempo. La struttura interna del modulo è variabile: oltre ai diodi, i componenti maggiormente utilizzati sono IGBT e MOSFET. I transistor IGBT si com- portano come dei veri e propri interruttori elettronici, in grado di raggiungere in modo efficiente elevate velocità di commutazione. I moduli con IGBT sono utilizzati so- prattutto in applicazioni di media e elevata potenza, nel settore industriale, trasporti, automotive e controllo dei motori. I moduli di dimensioni maggiori sono composti da più transistor IGBT che operano in parallelo. Come gli IGBT, i power MOSFET presentano un’elevata velocità di commutazione, alla quale si aggiunge un’ottima effi- cienza anche alle basse tensioni. I moduli con MOSFET di potenza sono generalmente utilizzati nelle applicazioni di bassa tensione (fino a 200 V), come alimentatori, conver- titori DC-DC e driver per motori. Per applicazioni che ri- chiedono elevata tensione, elevate correnti e frequenze di commutazione inferiori, un modulo con transistor IGBT è in genere preferibile. Microchip Technology , una delle aziende di riferimento nella fornitura di componenti digi- tali ed analogici, dispone di un ricco portafoglio di modu- li di potenza sviluppati con tecnologie standard al silicio, IGBT e SiC. MIC28303 (in figura 2 è visibile lo schema a blocchi) è un modulo regolatore step-down da 50V/3A che incorpora in un unico contenitore un convertitore DC-DC, MOSFET di potenza, diodi e condensatori bo- otstrap e un’induttanza. Il dispositivo opera con una fre- quenza di commutazione compresa tra 200 e 600 kHz ed è provvisto di una serie completa di protezioni, compreso il corto circuito e lo shutdown termico. Fig. 1 Il SiC MOSFET C3M0030090K di Wolfspeed Fig. 2 – Schema a blocchi del modulo MIC28303 di Microchip Technology