EO Power 33

EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2024 XXII Power Fig. 4 – Forme d’onda misurate della transizione ascendente degli inverter che utilizzano condensatori ceramici ed elettrolitici da 90 µF sul bus DC, funzionanti con una corrente di fase positiva e negativa di 50 A di picco BIBLIOGRAFIA [1] S. Musumeci, F. Mandrile, V. Barba, and M. Palma, “Low- Voltage GaN FETs in Motor Control Application; Issues and Advantages: A Review.” In Energies 2021, 14, 6378. [2] A. Lidow, Ed. GaN Power Devices and Applications, El Segundo, CA, USA: Power Conversion Publication, 2022, First Edition, ISBN: 978-0996649223. [3] A. Lidow, M. de Rooij, J. Strydom, D. Reusch, J. Glaser, GaN Transistors for Efficient Power Conversion, Third Edition, Wiley, ISBN 978-1-119-59414-7. [4] EPC9145 KIT – 1 kW 3-phase BLDC Motor Drive Inverter Evaluation Board (epc-co.com) https://epc-co. com/epc/products/demo-boards/epc9145 [5] EPC2206: Automotive 80 V Enhancement-Mode GaN Power Transistor | EPC (epc-co.com) https://epc-co. com/epc/products/gan-fets-and-ics/epc2206 [6] EPC9173 35 ARMS 3-Phase BLDC Motor Drive Reference Design Board (epc-co.com) https://epc-co. com/epc/products/demo-boards/epc9173 [7] EPC23101: 100 V, 65 A ePower Chipset (epc-co.com) https://epc-co.com/epc/products/gan-fets-and-ics/ epc23101 multistrato da 10 µF e nessun condensatore di disaccop- piamento. I valori dei condensatori sono stati scelti per ottenere una capacità nominale del bus DC simile. La figura 4 mostra le forme d’onda misurate della transi- zione ascendente di ciascuno dei due inverter funzionan- ti a 50 A di picco di corrente di fase positiva e negativa. L’inverter dotato di condensatori ceramici presenta un piccolo overshoot di tensione e un ringing che si estingue entro 50 ns. L’inverter dotato di condensatori elettrolitici presenta invece un overshoot molto più grande e il rin- ging dura diverse centinaia di nanosecondi. In base agli esperimenti condotti, è chiaro che i conden- satori elettrolitici non sono una buona scelta per gli in- verter per l’azionamento di motori basati su transistor FET e circuiti integrati in GaN quando si cerca di elimi- nare i condensatori ceramici di disaccoppiamento per la cella di commutazione. I condensatori elettrolitici utiliz- zati negli esperimenti erano condensatori a bassa ESL e a bassa ESR e non erano comunque sufficienti per questo tipo di applicazioni. In definitiva, i transistor FET e i circuiti integrati in GaN possono essere utilizzati in modo efficace per progettare inverter per motori ottimizzati ed efficienti. Grazie alle superiori prestazioni di commutazione dei di- spositivi in GaN, gli inverter che li utilizzano possono es- sere ottimizzati riducendo il numero di componenti, ri- ducendo così il volume complessivo dell’inverter rispetto a quelli basati su MOSFET a bassa frequenza di commuta- zione. Una frequenza di commutazione più elevata con- sente di prevedere l’utilizzo di soli condensatori cerami- ci sul DC link, il che non solo riduce il volume del filtro di ingresso, ma offre anche la possibilità di eliminare i condensatori di disaccoppiamento ad alta frequenza sulla cella di commutazione. Un inverter in GaN ottimizzato per l’azionamento dei moto- ri con condensatori ceramici DC link da 90 µF e senza con- densatori di disaccoppiamento, funzionante a 100 kHz, è in grado di pilotare senza problemi un motore a magneti per- manenti con una corrente di fase sinusoidale di 50 A di picco.