EO Power 36

EO POWER/AUTOMOTIVE - NOVEMBRE/DICEMBRE 2024 XXV POWER CONVERTERS Come sfruttare le funzionalità un progetto di un modulo PFC compatto di forma cubica Per ottenere un progetto compatto con i livelli di potenza richiesti, nei percorsi ad alta corrente le interconnessioni vengono realizzate utilizzando piste in rame e distanzia- tori meccanici metallici che tengono unite le schede. Ciò comporta un aumento delle induttanze parassite, limi- tando le velocità di commutazione utilizzabili ma garan- tendo la massima semplicità di implementazione della scheda PCB. Le schede dell’induttore e del condensatore (Fig. 5) presen- tano entrambe lo stesso circuito di misura della corrente e della tensione. La corrente viene misurata utilizzando sensori a effetto Hall, mentre la tensione viene misurata in modo differenziale mediante l’amplificatore operazio- nale isolato TLP7820. Sul lato di ingresso, viene utilizzato un convertitore analogico-digitale (ADC) sigma-delta per pilotare un LED. Il segnale ottico risultante è posto in in- gresso a un amplificatore e viene convertito attraverso un convertitore digitale-analogico (DAC) da 1 bit e un filtro passa-basso. Questo approccio offre un’elevata precisio- ne del guadagno (±0,5%), una deriva del guadagno ridotta (0,00012 V/°C) e una bassa non linearità (0,02% per VIN = ±200 mV). L’amplificatore TLP7820 è conforme agli stan- dard UL/cUL e approvato in base alla certificazione VDE/ CQC. Fra le schede del ponte, del condensatore e dell’induttore si trova la scheda di controllo equipaggiata con un micro- controllore TXZ+ Arm Cortex-M4F. Ciò che rende questo progetto particolarmente adatto al controllo della potenza digitale sono i suoi blocchi avanzati di modulazione della larghezza di impulso (PWM) che includono un’uscita com- plementare trifase con controllo del tempo morto. Inoltre, esso può essere sincronizzato in hardware con le misure analogiche effettuate dai convertitori ADC a 12 bit su chip. Sono inoltre disponibili tre amplificatori operazionali con guadagno selezionabile. Il microcontrollore dispone an- che di un blocco Vector Engine che è in grado di eseguire e accelerare calcoli complessi come sin e cos ma anche le trasformate di Clarke e Park, un vantaggio questo anche per le applicazioni PFC e negli inverter per motori. Elevata densità di potenza e riutilizzabilità Sfruttando la più recente tecnologia MOSFET SiC, questo progetto di un’unità PFC compatta di forma cubica punta a fornire 22 kW con un fattore di potenza di 0,99 e un’ef- ficienza fino al 99%. Grazie a dimensioni pari a 140 × 140 × 210 mm, ciò si traduce in una densità di potenza di 3 kW/ dm3. Grazie alla loro modularità, le schede MOSFET al SiC con configurazione a ponte e le schede con condensato- ri, induttori e microcontrollori possono essere facilmente testate in altre applicazioni di convertitori di potenza. Per i team di sviluppo che si approcciano ai semiconduttori WBG, questo progetto consente inoltre di valutare i van- taggi dei MOSFET SiC, tra cui la robustezza, la RDS(ON) in- feriore nell’intervallo di temperature operative e la possi- bilità di operare a frequenze di commutazione più elevate. Fig. 5 – Le schede dell’induttore e del condensatore presentano entrambe lo stesso circuito di misura della corrente e della tensione RIFERIMENTI [1] https://www.statista.com/outlook/mmo/electric- vehicles/worldwide