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VII
POWER 13 -
APRILE 2017
POWER
SEMICONDUCTOR
SiC, il diodo FFSH40120ADN (Fig. 1). Questo diodo pre-
senta una corrente di dispersione estremamente bassa
e stabile, grazie all’uso di un IP per la realizzazione del-
la terminazione del bordo (edge termination). Grazie
all’uso di un avanzato processo SiC sa 6” che permette di
ridurre i difetti del substrato e degli strati epitassiali e al
processo di passivazione che permette di evitare l’ingres-
so di umidità, il nuovo diodo SiC si distingue per le sue
doti di robustezza e affidabilità. Grazie a queste caratte-
ristiche FFSH40120ADN sarà utilizzato in dispositivi in-
dustriali che richiedono la massima robustezza possibile.
Anche Infineon si è concentrata sul SiC e a PCIM ha
introdotto due nuovissimi MOSFET SiC da 1200V nella
propria gamma CoolSiC. Grazie all’uso di un avanzato
processo “trench” (a trincea) è stato possibile ottenere
per questi dispositivi una R
DS(ON)
di soli 45 mΩ, vale a
dire che possono funzionare con perdite dinamiche di
un ordine di grandezza inferiore rispetto ai tradizionali
IGBT di silicio da 1200V. Il diodo intrinseco (body dio-
de) caratterizzato da perdite di ripristino inverso quasi
nulle permette l’uso di questi MOSFET in topologie di
rettificazione sincrona, utilizzate in applicazioni quali
inverter fotovoltaici, gruppi di continuità e sistemi di ri-
carica delle batterie.
Conversione diretta nei data center
La scorsa primavera Google ha annunciato che stava pre-
parando le sue nuove specifiche di alimentazione per i
rack dei data center, nell’ambito dell’Open Compute
Project. Lo scopo di questo nuovo standard è promuo-
vere l’efficienza energetica nei data center che, come è
noto, consumano una percentuale significativa di tutta
l’energia a livello mondiale; se fosse possibile ridurre,
anche in una ridotta percentuale, il loro consumo, l’im-
patto sui consumi di energia globali sarebbe senza dub-
bio rilevante. Per conseguire tale obbiettivo, secondo
Google, bisogna sviluppare architetture di distribuzione
di energia da 48V per rack di server, molto più efficienti
rispetto ai classici sistemi di distribuzione da 12V tradi-
zionalmente utilizzati in questo campo. Gran parte del
miglioramento dell’efficienza energetica è ascrivibile al
singolo stadio di conversione di potenza specificato nel-
lo standard che riduce la tensione da 48 a 1V (o valori
inferiori) richiesto dal punto di carico. Ulteriori rispar-
mi sono realizzati riducendo le perdite di componenti di
trasmissione in rame, come i bus-bar.
I produttori ovviamente si sono messi a sviluppare solu-
zioni per la conversione da 48 a 1V (o valori inferiori) in
un unico stadio. Una delle soluzioni più interessanti è
un chipset sviluppato da STMicroelectronics che utilizza
la tecnologia per la conversione diretta isolata risonante
(Resonant Direct Conversion), grazie alla quale è possi-
bile ridurre con un’unica conversione tensioni di ingres-
so comprese tra 36 e 72V in tensioni di uscita variabili tra
0,5 e 12V. Utilizzato con MOSFET di potenza StripFET
di ST, il circuito assicura un’efficienza superiore al 97%
(a 12V / 500W).
Uno sguardo sull’energy harvesting
Tra le altre tendenze legate al settore della potenza da
segnalare senza dubbio una rinnovata attenzione alle
tecniche di energy harvesting (ovvero recupero, trasfor-
mazione e riutilizzo dell’energia) nell’ambito dello svi-
luppo di applicazioni IoT (Internet of Things). Quello
dell’energy harvesting è una sfida impegnativa per l’elet-
tronica di potenza, visti i livelli estremamente ridotti di
correnti e di energia in gioco.
Tra i chip più innovativi introdotti lo scorso anno si può
segnalare l’unità per la gestione della potenza ADP5091/
ADP5092 per i sistemi di energy harvesting presentata da
Analog Devices all’ultima edizione di Embedded World.
Questi dispositivi sono stati concepiti per caricare una
piccola batteria agli ioni di litio o un supercondensatore,
oppure far funzionare piccoli dispositivi elettronici con
l’energia immagazzinata. La potenza accumulata può es-
sere nel range compreso tra 6 μW e 600 mW, mentre le
perdite durante il funzionamento sono inferiori a 1 μW,
per cui lo spreco di energia è veramente ridotto. La cor-
rente di riposo è 510 nA durante il funzionamento o 390
nA in modalità “sleep” (dal pin SYS). I chip forniscono
un’uscita regolata di 150mA con tensioni comprese tra
tra 1,5 e 3,6V.
Un interesse sempre maggiore sta suscitando la ricarica
wireless e no solo per le applicazioni mobili. TI è stata
la prima a introdurre, lo scorso mese di luglio, un tra-
smettitore di potenza wireless da 15W compatibile con lo
standard Qi. La soluzione, denominata bq501210, opera
a una frequenza fissa che alta efficienza a livello di sistema
(84%) e interferenze EMI ridotte. Essa può supportare
diversi protocolli di ricarica veloce insieme al protocollo
High-Voltage Dedicated Charging Point (HVDCP), viene
utilizzato per comunicare con gli adattatori a parete CA-
CC compatibili per regolare la tensione di ingresso. In-
gressi con tensioni comprese tra 15 e 19V possono fornire
una potenza di 15W, mentre per produrre potenze di 5 o
10W è possibile utilizzare tensioni di ingresso inferiori.
Fig. 2
– ST è all’avanguardia nel settore dei i chipset per la gestione della
potenza per la nuova architettura che prevede la conversione da 48V alla
tensione richiesta dai punti di carico per i server rack dei data center