EOPOWER_29

EO POWER - OTTOBRE 2022 XIII SIC MOSFETS tatori vengono spenti poco prima dello zero-crossing, da positivo a negativo o da negativo a positivo, per evi- tare il fenomeno di shoot-through. Il loop di controllo è ibernato in questo arco di tempo per evitare che l’accu- mulo dell’integratore possa causare un picco di corren- te elevato indesiderato applicando un grande impulso PWM all’accensione successiva. Un tempo di blanking breve consente una maggiore controllabilità della forma d’onda della corrente, una dispersione armonica totale (THD) minore e un’efficienza relativamente maggiore. Tuttavia, il tempo di blanking minimo è limitato dalla velocità di campionamento del controllore e dalla fre- quenza della linea. Oltre al tempo di blanking attorno allo zero-cros- sing dell’AC, è necessario impostare un tempo mor- to adeguato tra i comandi di controllo dei MOSFET SiC complementari. In base al datasheet del gate driver BM61S41, il ritardo di propagazione ha un valore mas- simo di 65 ns. Aggiungendo al massimo altri 10 ns per il disallineamento di propagazione del PWM si ottiene un tempo morto assoluto minimo di 75 ns. Per tene- re conto dei ritardi di spegnimento e accensione dei MOSFET SiC e per avere un po’ di margine, per questa scheda è stato impostato un tempo morto di 150 ns. Ovviamente è un valore che deve essere valutato per ogni progetto e che è influenzato anche dalla selezio- ne delle resistenze di accensione e spegnimento del gate. Avvio automatico con ingresso universale di rete L’EVK TP-PFC è dotato di un PTC per la pre-carica in parallelo a un relè di bypass. All’avvio il relè vie- ne spento e i condensatori bulk vengono pre-caricati attraverso il PTC fino a una soglia di sicurezza prima di accendere il relè e far funzionare il convertitore. In questo modo si evitano danni al circuito dovuti a ele- vate correnti di spunto. L’EVK è stato testato per l’in- tero range di ingresso universale [85 Vac-265 Vac] e ne è stata confermata la sicurezza per l’avvio automatico anche a 265 Vac (Fig. 5). Grazie all’integratore Second Order Generalized Integrator - Frequency Locked Loop (SOGI-FLL) integrato, questo EVK è anche in grado di tracciare e rilevare derive nella frequenza di rete di 50±3 Hz o 60±3 Hz. Misure per minimizzare i picchi di corrente in seguito allo zero-crossing dell’AC Nella topologia TP-PFC, la commutazione del MOSFET è essenziale. La mancata comprensione e analisi delle difficoltà di controllo in un TP-PFC possono condur- Fig. 5a – Avvio automatico PFC rispetto alla tensione di ingresso AC (Avvio automatico 110 Vac, 400 Vdc) Fig. 5b – Avvio automatico PFC rispetto alla tensione di ingresso AC (Avvio automatico 230 Vac, 400 Vdc) re a un funzionamento scorretto, problematiche ina- spettate legate alle interferenze elettromagnetiche (EMI) o addirittura a guasti dei dispositivi di potenza. La criticità più comune intrinseca in questa topologia è il verificarsi di picchi di corrente in corrisponden- za dello zero-crossing dell’AC [2],[3]. Tali picchi sono causati principalmente dal condensatore di uscita pa- rassita “C OSS ” e dall’associata carica di recupero in- verso “Q rr ” dei MOSFET commutati alla frequenza di linea che cambiano stato solo in corrispondenza dello zero-crossing dell’AC. Un’analisi dettagliata dei picchi di corrente e delle forme d’onda AC in una topologia TP-PFC è presentata in [2]. Nell’EVK TP-PFC di ROHM viene implementata una sequenza di soft start dopo ogni zero-crossing dell’AC. Ciò implica un incremento dei cicli di funzionamen- to applicati ai MOSFET SiC di alta frequenza (Q2, Q4) e un controllo fine dell’accensione dei MOSFET SJ Si di bassa frequenza. Con l’implementazione di questo soft start si è ottenuta una significativa riduzione dei picchi di corrente. La sequenza di commutazione del MOSFET implementata è illustrata nella figura 6.