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Power
POWER 11 - GIUGNO/LUGLIO 2016
lettrica del tratto drain-source, il potenziale di gate salga
in modo tale che il FET venga attivato lentamente e con
grandi perdite (nel relativo stato). La pre-resistenza di gate
R1 serve per l’impostazione dei fianchi di commutazione.
Perché la commutazione avvenga in modo efficiente, il
fianco di commutazione deve essere il più ripido possibile.
In tal modo, la capacità di gate viene caricata velocemen-
te, la resistenza R1 limita il flusso di corrente massimo e
definisce così la ripidità della commutazione. Un impor-
tante effetto secondario è qui l’equilibrio fra efficienza e
compatibilità elettromagnetica. Per una maggiore ripidità
occorrono componenti filtranti esterni, che possono au-
mentare il prezzo di un design. Occorre un compromesso
fra processi di commutazione a minori perdite e più puliti.
La resistenza R2 con il diodo in serie D1 viene collegata in
parallelo alla preresistenza di gate, consentendo di ottene-
re una disattivazione lenta insieme a un’attivazione veloce
(D1 blocca nella disattivazione e conduce nell’attivazione).
La resistenza R2 può anche agire come elemento smorzan-
te per un altro effetto secondario inevitabile, vale a dire
quello creato dal circuito di oscillazione fra la capacità di
gate e l’induttanza di elementi conduttori.
Richiamare le tensioni massime con un driver adatto
Oltre agli interruttori low-side (low-side switch, LSS) ven-
gono spesso impiegati, a seconda dell’applicazione, inter-
ruttori high side (high-side switch, HSS). Diversamente
da quanto avviene nell’LSS rappresentato in figura 2, in
questo caso si commuta dal lato della tensione di alimen-
tazione. Un’ulteriore applicazione che riunisce le funzioni
generali di entrambi è il cosiddetto semiponte. Se in un
semiponte l’HSS non è attivato costantemente o se ha una
temporizzazione regolare, la sua alimentazione può anche
essere ricavata dalla tensione di alimentazione dell’LSS.
Si parla in tal caso di “circuito di bootstrap”. La soluzione
più comoda e sicura è però l’impiego di un convertitore
DC/DC. Il circuito diventa in tal caso più esteso e compli-
cato, poiché si rende necessaria la separazione galvanica
sia dell’alimentazione di pilotaggio del gate sia del segnale
del driver. Il segnale di pilotaggio viene in genere isolato
tramite un optoaccoppiatore (Fig. 2). Poiché l’uscita del
fototransistor non può fornire energia a sufficienza per
mettere a disposizione i brevi picchi di carica e scarica della
capacità del gate, è necessario l’impiego addizionale di un
driver del gate alimentato tramite il convertitore DC/DC.
Per realizzare un processo di commutazione pulito e rapi-
do occorre prestare attenzione all’ampiezza della tensione
di alimentazione durante l’attivazione e la disattivazione.
I SiC-FET sono a tal scopo ideali per commutare alte ten-
sioni e correnti con un impiego quasi nullo di potenza. In
caso di tensione positiva del gate occorre cercare di ottene-
re una RDS(on) ridotta. Si potrebbero commutare i SiC-
MOSFET con +12V, ma il tal caso si avrebbe una RDS(on)
del 30% superiore a quella presente con +20V sul gate. Per
la tensione nello stato disattivato si consiglia, a motivo della
bassa tensione di soglia gate-source, di caricare il gate in
modo negativo, così da evitare un’attivazione indesiderata.
Un valore troppo negativo può però essere una soluzione
sbagliata, poiché, a seconda del componente, in caso di
una carica negativa del gate, è possibile una riduzione della
tensione di soglia gate-source e tale tendenza può essere
talmente marcata che il semiconduttore perde la sua carat-
teristica autobloccante. Come soluzione sicura si è afferma-
to un valore di -5V.
Per soddisfare queste esigenze, RECOM mette a disposizione due nuove famiglie di
convertitori DC/DC realizzate appositamente per le esigenze dei driver di SiC-MOSFET.
Entrambi i tipi presentano le uscite asimmetriche necessarie per il pilotaggio dei driver SiC
con +20V e - 5V per tensioni d’ingresso da 5V, 12V, 15V o 24V. Una particolare attenzione è
stata qui riservata all’alto isolamento. Questi convertitori offrono entità d’isolamento per ogni
esigenza, consentendo di scegliere fra 3 kVDC, 4 kVDC (RKZ-xx2005D) o perfino 5,2 kVDC
(RxxP22005D). I moduli presentano, grazie alla loro struttura interna, capacità parassite molto
ridotte e dispongono di una modalità Power Sharing. Questi moduli da 2W sono certificati
UL-60950-1 e ai sensi delle direttive RoHS2 e REACH non contengono sostanze pericolose.
Inoltre godono, come prassi usuale per RECOM, di un periodo di garanzia di 3 anni.
Nuovi convertitori DC/DC per l’alimentazione di applicazioni SiC-FET
La tecnologia del SiC
consente maggiori densi-
tà di potenza a velocità di
commutazione superiori
rispetto al silicio – il SiC
non sostituirà però mai il
silicio al 100%