EOPOWER39

EO POWER/AUTOMOTIVE - GIUGNO/LUGLIO 2025 XXV Fig. 3 - L’implementazione del GaN nei caricabatterie USB-C per- mette di ridurre le dimensioni e il peso, aumentando al contempo la densità di potenza e l’efficienza (Fonte: PRBX per gentile con- cessione di Navitas Semiconductor) Fig. 4 - Il circuito integrato EPC23101 che utilizza la tecnologia proprietaria GaN IC di EPC ha semplificato la progettazione (Fon- te PRBX per gentile concessione di Efficient Power Conversion (EPC)) Ridurre la complessità: la chiave del successo Nelle fasi iniziali, l’utilizzo dei semiconduttori di po- tenza WBG era limitato dal numero di driver disponibili, rendendo difficile per i progettisti di potenza prendere in considerazione questa tecnologia. Inoltre, le nuove tec- nologie sono sempre messe in discussione per quanto ri- guarda l’affidabilità e la sostenibilità. L’adozione da parte del mercato dipende dalla semplicità con cui i progettisti di potenza, abituati ai MOSFET convenzionali, potranno utilizzare la tecnologia WBG e dalla velocità con cui i pro- duttori di semiconduttori sviluppano soluzioni “pronte all’uso” che integrano driver, protezione, monitoraggio e molte altre funzionalità in un unico chip. Questo non solo semplifica l’implementazione, ma contribuisce anche a ridurre le dimensioni complessive dello stadio di potenza e, in combinazione con frequenze di commutazione più elevate, consente di ridurre le dimensioni dei magne- ti, aumentando così la densità di potenza e riducendo al contempo il volume e la massa complessiva dell’alimen- tatore. Come accennato, tra i molti prodotti che potrebbero trarre vantaggio dall’implementazione della tecnologia WBG, vi sono i caricabatterie per apparecchiature porta- tili. L’aspettativa degli utenti finali è che i caricabatterie USB eroghino più potenza, si ricarichino più velocemente e siano più piccoli e leggeri. Nel 2020, questa aspettativa è diventata realtà e un esem- pio dei vantaggi offerti dall’uso di di semiconduttori Gan ad ampio bandgap per raggiungere questo obiettivo è un caricabatterie veloce Mini da 110W, oltre 12 volte più pic- colo del caricabatterie da 96W fornito con l’Apple MacBo- ok Pro 16 lanciato da OPPO (figura 3). Ciò è stato possibile grazie a un mix tra i circuiti integrati di potenza GaNFast di Navitas, un trasformatore planare, una topologia ot- timizzata e una frequenza di commutazione più elevata. Allo stesso tempo, EPC ha rilasciato un circuito integrato GaN che integra tutto quanto è richiesto per consentire ai progettisti di potenza di implementare in modo semplice i loro nuovi progetti (figura 4). Questi esempi illustrano come i produttori di WBG GaN siano passati rapidamente dalla “complessità” alla “semplicità” dell’implementa- zione della tecnologia, contribuendo all’adozione su larga scala di questa tecnologia. GaN ad alta potenza: il futuro è qui Grazie alle applicazioni nel mercato consumer, i proget- tisti che operano nel settore della potenza si sono presto resi conto dei vantaggi offerti dal GaN, in grado di for- nire una maggiore potenza in un packaging più piccolo. In ogni caso, i progettisti di potenza hanno dovuto af- frontare diverse sfide per sviluppare un’elevata frequen- za di commutazione utilizzando la tecnologia GaN in un packaging molto compatto. Gli esempi fin qui proposti riguardavano applicazioni a bassa e media potenza, ma la tecnologia WBG ha suscita- to grande interesse anche per le applicazioni ad alta po- tenza, come i veicoli elettrici (EV), le energie rinnovabili e molte altre. I veicoli elettrici (EV) hanno adottato su larga scala solu- zioni WBG, che ad oggi è la tecnologia dominante nei ca-