EOPOWER_26

GAN TECHNOLOGY EO POWER - OTTOBRE 2021 XXI Fig. 1 – Transistor GaN FET EPC2206 da 80 V e 2,2mohm (a sinistra) a confronto con transistor MOSFET dalla RDSON simile (figura in scala) Dv/dt forme d’onda di commutazione Il circuito stampato (PCB) della scheda EPC9145 è stato sbrogliato seguendo le regole per il layout ottimale in- dicate da EPC (Fig. 3), che garantiscono la minima indut- tanza del collegamento di potenza (power loop) . Il criterio principale da seguire è la simmetria nella disposizione dei componenti e il confinare l’intero percorso ad alta frequenza nella faccia superiore e nel primo strato inter- no del circuito stampato. Nel caso della scheda EPC9145, il layout è un pochino più complesso, in quanto nel colle- gamento di potenza ad alta frequenza sono presenti an- che i resistori di shunt (leg shunt) posti nel ramo inferiore del circuito a semiponte (low side) , come mostrato nella figura 4. I condensatori ad alta frequenza (HF) presenti sulla sche- da sono nove, da 220 nF in formato 0603, tutti collegati in parallelo per ridurre l’induttanza complessiva alle alte frequenze. Lo stesso principio è stato applicato per il re- sistore shunt da 1 mΩ inserito nel ramo inferiore del se- miponte (leg shunt) , realizzato tramite quattro resistenze SMD da 4 mΩ in formato 0805 collegate in parallelo. Il risultato finale è visibile nella figura 5, nella quale si può osservare la variazione della tensione nel tempo nel nodo di commutazione, sia sul fronte di salita, sia sul fronte di discesa. Le immagini della figura 5 sono state ottenute con un oscilloscopio in modalità a persistenza infinita, per cat- turare tutte le forme d’onda, così da poter vedere chia- ramente la massima velocità di variazione dv/dt. Non è stato osservato alcun fenomeno di sovraelongazione transitoria (overshoot) in corrispondenza dei fronti e la variazione dv/dt rimane chiaramente negli intervalli ti- pici utilizzati nelle applicazioni di pilotaggio dei motori. Il lettore attento può osservare come il tempo morto fos- se stato impostato a 50 ns (2,5 divisioni). Confronto tra misura della corrente sulla fase o sul ramo inferiore Quando si utilizzano dei transistor eGaN FET o uno sta- dio di potenza integrato GaN ePower in un inverter per il pilotaggio di motori, per misurare la corrente istantanea è molto frequente l’utilizzo di un resistore shunt sull’u- scita delle fasi (in-phase shunt) insieme a un circuito in- tegrato isolato (funzionalmente o galvanicamente), che estrae il piccolo segnale differenziale ai capi del resistore shunt sovrapposto alla tensione di modo comune della fase d’uscita del commutatore. Questo approccio ha il vantaggio di poter accedere conti- nuativamente al segnale della corrente di fase sull’intero periodo PWM, ad esclusione degli eventi di commutazio- ne, durante i quali il segnale potrebbe essere influenzato Fig. 2 – EPC9145 – Scheda di potenza per inverter trifase basata sui transistor EPC2206 – 10 x 12 cm Fig. 3 – Layout ottimale seguendo le regole indicate da EPC Fig. 4 – Vista dettagliata della cella di commutazione