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VIII Power POWER 21 - GENNAIO/FEBBRAIO 2020 Moduli di potenza Normalmente, i circuiti utilizzati nell’elettronica di potenza non con- tengono un unico componente di- screto, ma integrano quasi sempre più dispositivi. I singoli componenti, inclusi i relativi dis- sipatori di calore, sono racchiusi all’interno di un unico assemblaggio dotato di opportuno isolamento elettrico, mentre i collegamenti tra i componenti sono realizzati tramite bus oppure cavi elettrici. Questa tecnica costrut- tiva, piuttosto onerosa in termini di materiale, tempo e lavoro richiesti, ha favorito la nascita di un nuovo concet- to di modulo di potenza, in cui l’isolamento è integrato nel componente stesso anziché nella struttura meccani- ca del modulo. L’isolamento interno, accompagnato da una buona dissipazione del calore, assicura che la base metallica del modulo sia elettricamente isolata dal circu- ito collegato ai terminali esterni e che il calore prodotto dai componenti che fanno parte del modulo possa essere correttamente dissipato. A seconda dei modelli, i modu- li possono contenere diodi, tiristori, transistor MOSFET o IGBT, con una complessità circuitale che varia da un singolo componente sino a un massimo di circa venti di- spositivi. Le dimensioni compatte dei moduli di potenza consentono un notevole risparmio di spazio, riducendo la complessità del PCB. Inoltre, i moduli sono ottimizzati dal punto di vista meccanico e termico per facilitare l’as- semblaggio e garantire elevata affidabilità e durata nel tempo. La struttura interna del modulo è variabile: ol- tre ai diodi, i componenti maggiormente utilizzati sono IGBT e MOSFET. I transistor IGBT si comportano come dei veri e propri interruttori elettronici, in grado di rag- giungere in modo efficiente elevate velocità di commu- tazione. I moduli con IGBT sono utilizzati soprattutto in applicazioni di media e elevata potenza, nel settore industriale, trasporti, automotive e controllo dei moto- ri. I moduli di dimensioni maggiori sono composti da più transistor IGBT che operano in parallelo. Come gli IGBT, i power MOSFET presentano un’elevata velocità di commutazione, alla quale si aggiunge un’ottima effi- cienza anche alle basse tensioni. I moduli con MOSFET di potenza sono generalmente utilizzati nelle applicazio- ni di bassa tensione (fino a 200 V), come alimentatori, convertitori DC-DC e driver per motori. Per applicazioni che richiedono elevata tensione, elevate correnti e fre- quenze di commutazione inferiori, un modulo con tran- sistor IGBT è in genere preferibile. Microchip Techno- logy , azienda leader nella fornitura di componenti digitali e analogici, dispone di un ricco portafoglio di moduli di potenza sviluppati con tecno- logie standard al silicio, IGBT e SiC. MIC28303 (in figura 2 è vi- sibile lo schema a blocchi) è un modulo regolatore step-down da 50 V/3 A che incorpora in un unico contenitore un convertito- re DC-DC, MOSFET di potenza, diodi e condensatori bootstrap e un’induttanza. Il dispositi- vo opera con una frequenza di commutazione compresa tra 200 e 600 kHz ed è provvisto di una serie completa di protezio- ni, compresi il corto circuito e lo shutdown termico. Fig. 2 – Schema a blocchi del modulo MIC28303 Fig. 1 – Il SiC MOSFET C3M0030090K di Wolfspeed (a Cree company)