EO_482

POWER EGAN POWER SUPPLY 40 - ELETTRONICA OGGI 482 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2019 V IN = 12 V V OUT = 3,3 V I OUT = 10 A = 93 percento f SW = 300 kHz dc = 0,296 V P(max) = 75 mV C MIN calcolato = 92 μF Ripetendo il calcolo per uno stadio di potenza eGaN, come il dispositivo di Navitas che opera a 2 MHz, con un’efficienza leggermente migliore e condizioni ope- rative simili, si ottiene: V IN = 12 V V OUT = 3,3 V I OUT = 10 A = 95 percento f SW = 2000 kHz dc = 0,289 V P(max) = 75 mV C MIN calcolato = 13 μF La riduzione in C MIN consente di usare un componente più piccolo. La commutazione rapida degli HEMT eGaN porta di so- lito dei vantaggi, ma introduce anche alcune specifi- che sfide progettuali. Prima di tutto, vi sono i problemi associati alla velocità di variazione molto rapida. Controllo della velocità di variazione Una velocità di variazione rapida (dV/dt) può intro- durre problemi come: Aumento della perdita di commutazione EMI irradiate e condotte Interferenza in un altro punto del circuito accoppiato dal nodo di commutazione Sovraelongazione di tensione e ringing sul nodo di commutazione a causa dell’induttanza dell’anello di alimentazione e di altre correnti parassite. Questi problemi sono più evidenti durante l’avviamen- to o in condizioni di hard-switching. Quando si usa il prodotto di Navitas, una soluzione semplice è quella di controllare la velocità di varia- zione all’accensione aggiungendo un resistore tra il condensatore C VDD e il pin V DD (vedere anche in que- sto caso la figura 4). Questo resistore (R DD ) imposta la corrente di accensione del gate driver integrato e determina la velocità di variazione del fronte di accen- sione (discesa) del drain del FET di potenza (Fig. 6). LMG3411 supporta anche la regolazione della velocità di variazione collegando un resistore (RDRV) alla fon- te del transistor di potenza (vedere anche in questo caso la figura 2). La scelta del resistore imposta la va- riazione della tensione drain tra 25 e 100 V/ns. La scelta della velocità di variazione è, in ultima anali- si, un compromesso. Velocità più rapide diminuiscono la perdita di potenza così come la durata diminuisce quando l’interruttore conduce contemporaneamente (e in modo inefficiente) una corrente elevata. Tuttavia, ci sono anche altre caratteristiche prestazionali che ne soffrono. La soluzione sta nel puntare alla velocità più alta possibile che tuttavia consenta di mantene- re EMI, sovraelongazione e sovraoscillazione entro la specifica. Una seconda sfida progettuale è il rischio di eventi di sovracorrente associati al funzionamento ad alta fre- quenza. L’importanza della protezione dalle sovracorrenti La progettazione di un SMPS con frequenze di com- mutazione più elevate ha il grande vantaggio di ri- durre le dimensioni dei componenti passivi e, quindi, di aumentare la densità di potenza complessiva. Ma questa maggiore densità di potenza moltiplica i po- tenziali danni in caso di un evento di sovracorrente. Gli eventi di sovracorrente sono un rischio sempre presente per gli SMPS. Tra gli altri problemi, picchi di Fig. 6 – Il resistore (R DD ) imposta la corrente di accensione di NV6113 e determina la velocità di variazione del fronte di accensione (discesa) del drain del FET di potenza (Fonte: Navitas Semiconductor) Fig. 5 – Il driver in CI integrato eGaN di EPC include due transistor di potenza, ognuno con il proprio gate driver ottimizzato (Fonte: EPC)