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XXX Power POWER 23 - OTTOBRE 2020 Tutte le moderne tecniche di conversione della potenza sono finalizzate a ottenere una maggiore efficienza che si traduce in un risparmio di energia e, in talune applica- zioni, anche in un miglioramento delle funzionalità. Tra gli innumerevoli esempi si possono annoverare sistemi per la produzione di energia alternativa, come impianti fotovoltaici ed eolici e caricabatteria di veicoli elettrici, per i quali una riduzione delle perdite equivale a tempi di ricarica più brevi oppure a una maggiore autonomia a parità di tempo di ricarica. Grazie a una maggiore ef- ficienza sarà anche possibile realizzare apparecchiature più piccole, leggere e operanti a temperature inferiori, a tutto vantaggio dell’affidabilità e della semplicità d’uso. Uno dei fattori che ha contribuito in maggior misura al raggiungimento di livelli di efficienza più elevati è sen- za dubbio l’introduzione di materiali semiconduttori ad ampio band-gap (WBG - Wide BandGap) come ad esem- pio il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN) che hanno permesso di ridurre sensibilmente le perdite di commutazione grazie a caratteristiche quali ridotto valore di on-resistance (resistenza distribuita), maggiore velocità di commutazione e basse capacità del dispositivo. Visti i miglioramenti che hanno visto per protagonisti i se- miconduttori, l’attenzione si è progressivamente spostata verso l’analisi delle perdite che si verificano nei conver- titori di potenza, in particolar modo nella parte magne- tica. In precedenza, le perdite nei trasformatori ad alta frequenza, ad esempio, non erano considerate importanti ai fini della valutazione dell’efficienza del sistema. Oggi- giorno, anche solo l’1% della potenza di uscita dissipata in un trasformatore potrebbe rappresentare l’intero bud- get di perdita. Nel corso degli anni, i progressi nel campo dei materiali hanno permesso di ridurre le perdite del nu- cleo (core) ma le tecniche di avvolgimento utilizzate sono ancora quelle messe a punto nel XIX secolo. A causa del notevole incremento delle frequenze di funzionamento, la forma degli avvolgimenti è un elemento che contribui- sce in maniera significativa alle perdite. In tempi recenti, comunque, vi sono stati alcuni progressi grazie alle inno- vazioni relative alle tecniche di avvolgimento Perdite nel trasformatore correlate al nucleo Le perdite per isteresi sono imputabili all’energia richie- sta per allineare alternativamente i domini del nucleo Nuove tecniche di avvolgimento minimizzano le perdite nei trasformatori utilizzati nei caricabatteria dei veicoli elettrici e nel settore delle energie rinnovabili Mentre la tecnologia dei semiconduttori prosegue nella sua evoluzione, i componenti magnetici stanno iniziando a rappresentare un ostacolo al conseguimento di livelli di efficienza più elevati nei convertitori ad alta potenza, come i caricabatteria veloci per veicoli elettrici. In questo articolo saranno esaminate le diverse tipologie di perdita e delineate le caratteristiche di un’innovativa gamma di trasformatori che permettono di ottenere radicali miglioramenti in termini di efficienza Andrea Polti Global Product Manager – Magnetics Murata