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VIII Power POWER 20 - OTTOBRE 2019 Applicazione di MOSFET SiC in package SMD per caricabatterie on board (on-board-charger, OBC) Al fine di presentare la performance che è possibile ottene- re con MOSFET SiC in package SMD si prenderà in consi- derazione qui l’esempio di applicazione di uno stadio PFC monofase da 3,7 kW. Uno stadio PFC monofase di questa potenza può essere utilizzato come stadio di ingresso per un caricabatterie on board da 3,7 kW nonché come modu- lo per un caricabatterie on board da 11 kW. Nel secondo caso vengono combinati tre PFC monofase ricorrendo ad una matrice di commutazione all’ingresso, per consentire o un funzionamento monofase o trifase con 11 kW al mas- simo. Questo approccio è spiegato nella figura 6. Le possibili topologie di PFC sono mostrate nella figura 7. La classica topologia PFC boost presenta dei limiti per quanto riguarda l’efficienza raggiungibile, in quanto nel circuito di corrente si trova un raddrizzatore a diodi. Nel PFC bridgeless a due fasi così come nelle versioni PFC totem pole questo raddrizzatore a diodo non è necessa- rio, il che riduce la perdita di conduzione complessiva. Il PFC bridgeless a due fasi consente un’efficienza elevata ma ha lo svantaggio che ogni terminale di fase viene uti- lizzato solo rispettivamente per la metà del periodo di rete. Ciò implica un elevato grado di stress causato dai cicli di carico e un alto rapporto fra corrente di picco e corrente RMS dei componenti. Dal PFC totem pole è possibile realizzare due versioni. Nella forma più sem- plice vengono impiegati due transistor e due diodi. I diodi commutano a frequenza di rete, perciò vengono scelte tipologie con bassa tensione diretta. Dal momento che i body diode dei transistor vengono impiegati per la commutazione, è importante selezionare componen- ti che consentono applicazioni con commutazioni in hard switching. I moderni semiconduttori wide bandgap come i MOSFET SiC presentano body diode utilizzabili in applicazioni in hard switching e costituiscono quindi una buona scelta per questo circuito. Se ci si aspetta la massima performance possibile dal circuito sarà possibi- le sostituire i diodi nel circuito della frequenza di rete con interruttori attivi come i MOSFET SJ. Per mostrare la performance che è possibile raggiungere con un PFC totem pole è stata eseguita una simulazione. Per questa simulazione sono state considerate le perdite di commutazione misurate su un MOSFET SiC da 650 V con 60 mΩ in package SMD TO-263-7L. Dopodichè è stata im- postata una frequenza di commutazione di 100 kHz. Nella simulazione dei MOSFET SiC in alta frequenza sono state modellate le perdite di conduzione e di commutazione. Per il terminale con frequenza di rete sono state simulate perdite di conduzione per un transistor da 60 mΩ. P/N 30 mΩ 40 mΩ 60 mΩ 80 mΩ 105 mΩ 120 mΩ 160 mΩ 650 V SCT30xxAW 1200 W SCT30xxKW Tabella 1 – line-up prevista di MOSFET SiC di tipo trench in package TO-263-7L (attualmente in fase di sviluppo) Fig. 5 – Confronto delle perdite di commutazione del MOSFET SiC da 40 mΩ nel package TO-247 a 3 pin e nel package TO-263-7L [è stato impiegato un gate driver con Miller Clamp (MC) e diodo Schottky (SBD) in antiparallelo nel gate]