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XXII Power POWER 19 - OTTOBRE 2018 L’efficienza energetica svolge un ruolo cruciale nello svi- luppo dei sistemi elettronici di potenza a basso costo e ad alta densità di energia. La regola, empirica, è la seguente: se si riducono le perdite di potenza, lo stesso vale per i costi. Poiché i requisiti di raffreddamento sono più contenuti e possono essere utilizzati componenti passivi più compatti, a condizione che si operi a una frequenza di commutazione più elevata. Avvalendosi delle tecniche opportune, gli svi- luppatori possono ridurre significativamente le perdite di commutazione dei convertitori di potenza e quindi anche i costi. L’inverter è una parte essenziale di ogni sistema fo- tovoltaico. Esso converte la tensione continua in alternata. La sua efficienza è notevolmente influenzata dalle perdite di potenza dovute ai transistor di potenza. L’efficienza otti- male può essere raggiunta scegliendo la topologia circuita- le più adatta e selezionando correttamente i componenti. Per aumentare l’efficienza degli inverter, vengono impie- gati sempre più spesso transistor realizzati in materiali ad ampio band gap come ad esempio iGaN o iSiC. Ma c’è un problema: i costi di tali tecnologie sono significativamente più alti rispetto a quelli dei componenti su silicio. Un siste- ma a basso costo richiede pertanto innovazioni a livello di progettazione circuitale, in grado di raggiungere la massi- ma efficienza possibile pur utilizzando componenti basati su silicio. Ottimizzare l’efficienza: un esempio in topologia a semiponte L’esempio di un semiponte illustrerà com’è possibile ot- timizzare l’efficienza dell’inverter attraverso una riduzio- ne significativa delle perdite di commutazione. In questo modo viene controllata la commutazione del flusso di cor- rente dal diodo di ricircolo del transistor di commutazione superiore in fase di spegnimento al tran- sistor di commutazione inferiore (Fig. 1). Oltre alle perdite ohmiche si producono delle perdite di commutazione, determi- nate da due meccanismi di perdita: nel primo caso si tratta della carica di recu- pero inverso immagazzinata nel diodo di ricircolo (Q RR ), che in condizioni di conduzione genera un picco di corrente, il quale scorre attraverso il transistor di commutazione inferiore, già acceso. Nel secondo caso si ha un picco di corrente sul carico, che scorre caricando la capaci- tà in uscita (C OSS ) del transistor di com- mutazione superiore spento. Attraverso le topologie di commutazione illustrate Ralf Hauschild Principal engineer, European LSI Design and Engineering Center Toshiba Electronics Europe Wolfgang Sayer Line manager Rutronik Elektronische Bauelemente Una nuova topologia di commutazione per convertitori di potenza ad alta efficienza Attraverso le topologie di commutazione Advanced Synchronous Reverse Blocking è possibile ridurre notevolmente le perdite di commutazione Fig. 1 – Commutazione della corrente e meccanismi di perdita nella commutazione di un semiponte (Fonte: Toshiba)