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POWER EGAN POWER SUPPLY 41 - ELETTRONICA OGGI 482 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2019 sovracorrente possono portare a dei falsi positivi a causa dell’induttanza parassita esterna dalla traccia della PCB sorgente. La protezione dalle sovracorrenti rapide (OCP) è im- portante per gli SMPS che utilizzano i MOSFET tradizio- nali, ma lo è ancora di più per gli HEMT eGaN perché: A parità di tensione di blocco e resistenza nello stato On, l’area dell’HEMT eGaN è molto più piccola, per cui è molto più difficile dissipare il calore accumulato du- rante un evento di sovracorrente. La sovracorrente deve essere rilevata mentre un HEMT eGaN opera nella regione lineare; diversamente il dispositivo entra rapidamente in saturazione cau- sando un’eccessiva dissipazione di potenza e danni. Un approccio convenzionale all’OCP consiste nell’u- tilizzare un trasformatore di rilevamento di corren- te, resistori di shunt o circuiti di rilevamento della desaturazione (Tabella). Purtroppo, questi dispositivi possono influire negativamente sulle prestazioni del sistema aumentando le induttanze parassite e le re- sistenze nell’anello di alimentazione, che a sua volta richiede una riduzione della velocità di variazione e un conseguente aumento della dissipazione di poten- za. Inoltre, dispositivi discreti come i trasformatori di rilevamento o i resistori di shunt fanno salire i costi e l’ingombro sulla scheda. Un approccio alternativo all’OCP è quello di rilevare la tensione sink/source (V DS ) del FET GaN utilizzando un elemento di rileva- mento della corrente, un traslatore di livello per rife- rire il segnale al controller e un circuito di rilevamen- to. Questo metodo ha il vantaggio di non generare le induttanze parassite e le resistenze che incidono sulle prestazioni del circuito, ma manca di precisio- ne essenzialmente a causa del grande coefficiente di temperatura del GaN. Una terza opzione è quella di selezionare uno stadio di potenza eGaN integrato che include una funzione OCP integrata. In questo modo si eliminano gli svan- taggi dei due approcci descritti sopra. LMG3411 di TI è un esempio di un prodotto con questa caratteristica. Il circuito di protezione di LMG3411 può spegnere gli HEMT eGaN in meno di 100 ns nel caso in cui venga rilevata una sovracorrente. Quando al ciclo succes- sivo l’ingresso PWM torna basso, il segnale di errore in uscita viene cancellato. Questo consente agli HEMT eGaN di accendersi normalmente al ciclo successivo, riducendo al minimo la disrupzione sull’uscita. In definitiva, la crescente richiesta di SMPS ad alta densità di energia per applicazioni come gli inverter solari e le server farm, combinata con la diminuzio- ne dei costi per dispositivo, ha fatto degli HEMT eGaN un’opzione interessante per una gamma più ampia di progetti di alimentatori. Se progettare con gli HEMT eGaN può essere complicato, l’introduzione di stadi di potenza HEMT eGaN che integrano i gate driver con i transistor di potenza ha reso molto più facile per i progettisti di SMPS integrare la tecnologia in progetti ad alta densità di potenza. Bibliografia Input and Output Capacitor Selection, Jason Arrigo, Texas Instruments, report SLTA055, febbraio 2006. Tabella – Riepilogo delle opzioni OCP per stadi di potenza HEMT GaN Resistore di shunt + I resistori a bassa tol- leranza possono fornire una buona precisione - Elevata induttanza dell’anello di alimenta- zione e perdite di po- tenza - Resistore di rilevamen- to, circuito di rilevamen- to, traslatore di livello - Medio/Medio Trasformatore di corrente + 0,1% di linearità - Elevata induttanza dell’anello di alimenta- zione, non protegge con cicli di lavori alti - trasformatore di cor- rente, circuito di rileva- mento - Grande/Alto Rilevamento VDS -Variazioni di processo di FET e alto coefficiente dio temperatura RDSon +Nessuno - Circuito di rilevamento, traslatore di livello - Medio/Medio OCP integrato + tempo di risposta <100 ns +Nessuno - Traslatore di livello + Nessun componete esterno La scelta di uno stadio di potenza con OCP integrato è la soluzione più semplice per un progettista che non ha dimestichezza con questa tecnologia (Fonte: Texas Instruments)