EO Power 35

EO POWER - GIUGNO/LUGLIO 2024 XVII WBG SEMICONDUCTORS re diversi megahertz grazie al tempo di commutazio- ne molto più breve. Forse una delle maggiori difficol- tà risiede nel circuito di pilotaggio del gate, in quanto le correnti e le frequenze coinvolte richiedono circuiti particolarmente robusti. Alcuni fornitori stanno già integrando circuiti di pilotaggio del gate per attenuare questo problema, anche se ciò rap- presenta un problema nel caso di ap- provvigionamento da altri fornitori (second source). Nel complesso, i dispositivi GaN e SiC restano più costosi dei MOSFET a su- per giunzione a parità di applicazio- ne, anche se i prezzi stanno scenden- do. Inoltre, il costo del dispositivo è spesso mitigato a livello di sistema (minore dissipazione del calore, fat- tore di forma più ridotto, costi ener- getici inferiori), il che significa che il passaggio a dispositivi WBG risulta sempre più vantaggioso. Utilizzo di transistor GaN per uno stadio PFC Per valutare i vantaggi del GaN in uno stadio PFC, Traco Power ha av- viato uno studio di progettazione ba- sato su una topologia Totem Pole per una potenza di 1.000 W e un ingres- so compreso tra 110 V CA e 230 V CA. L’obiettivo era valutare la riduzione delle perdite di commutazione otte- nibile con il passaggio da una proget- tazione basata su dispositivi in silicio ai transistor GaN da 80 mΩ. La pri- ma fase prevedeva l’eliminazione del raddrizzatore di rete a quattro diodi, che contribuisce a perdite dirette re- lativamente elevate, e la sua sostitu- zione con un’implementazione a due diodi (Fig. 2). Grazie alle basse perdite di commu- tazione dei transistor GaN, il circuito PFC può essere fatto funzionare con una corrente continua dell’induttore. Con una corrente controllata in ma- niera adeguata nei diodi raddrizzatori e nell’induttore, i diodi possono anche essere sostituiti da MOSFET a super giunzione che, grazie alla loro bassa resistenza nello stato di conduzione, consenono di ridurre ulteriormente le perdite e aumen- tare l’efficienza. Con un tempo di commutazione di pochi nanosecon- di, le induttanze e le capacità parassite dei dispositivi GaN producono oscillazioni di frequenza molto eleva- te all’ingresso e all’uscita (Fig. 3). Pertanto, la stesu- Fig. 2 – Progettazione di uno statdio PFC Totem Pole usando transistor GaN Fig. 3 – Effetto dei diodi SiC posti in parallelo ai transistor GaN; prima (a sinistra) e dopo (a destra) Fig. 1 – I MOSFET al silicio e al SiC hanno una struttura verticale, mentre i transistor GaN utilizzano una struttura laterale