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POWER INTEGRATIONS 17 - ELETTRONICA OGGI 493 - APRILE 2021 Nei dispositivi al GaN, la tensione massima viene descritta osservando la variazione di R DS(on) . La tensione massima di un dispositi- vo PowiGaN (Fig. 3) viene impostata come il punto in cui la resistenza allo stato On inizia a variare. La variazione è non distruttiva e ad au- toripristino (non appena lo stress dovuto alla tensione scende sotto il limite). Il punto effetti- vo di guasto irreversibile dei dispositivi al GaN è notevolmente maggiore di V DS(MAX) ; inoltre, i dispositivi al GaN non sono soggetti all’effetto valanga. La variazione di R DS(on) non è un meccanismo di guasto irreversibile e l’interruttore al GaN si ripristinerà non appena viene rimosso lo stress causato dalla sovratensione. Per questo motivo, gli interruttori al GaN sono in grado di resistere molto meglio ad alte tensioni, special- mente le escursioni più lunghe spesso osser- vate in elettrodomestici e impianti industriali in regioni in cui le tensioni della rete elettrica non sono regolate bene. In tali regioni, le caratte- ristiche di breakdown superiori del GaN au- mentano l’affidabilità operativa degli alimenta- tori al GaN. Solo ora la maggiore affidabilità dei dispositivi al GaN inizia a essere utilizzata da progettisti di tutto il mondo. Riepilogo In definitiva, gli interruttori al GaN offrono ai progettisti il miglioramento più notevole dell’ef- ficienza della conversione di potenza off-line dall’introduzione del raddrizzamento sincrono. I dispositivi al GaN presentano perdite di com- mutazione e di conduzioni più basse rispetto a quelli al silicio, e possono commutare a fre- quenze molto più alte, anche se non sempre questo è un vantaggio. La frequenza di commu- tazione ottimale per massimizzare l’efficienza e ridurre al minimo i costi dipende da una serie complessa di considerazioni – compromessi nella progettazione del trasformatore, ridu- zione al minimo delle perdite nello snubber e misure contro l’interferenza elettromagnetica. Spesso, la frequenza di commutazione ottima- le è notevolmente inferiore a quella massima possibile. Mentre attualmente gli interruttori al GaN sono più costosi dei FET al Si, non esiste al- cun motivo fondamentale perché ciò continui nel lungo periodo. A livello di sistema, già oggi i convertitori flyback off-line al GaN possono essere meno costosi delle loro controparti al Si, particolarmente in applicazioni che tragga- no vantaggio dai sistemi più compatti, dove i dispositivi al GaN offrono già un modello dei costi convincente. I dispositivi al GaN funzionano in modo diver- so oltre la massima tensione drain-source ri- spetto ai FET al Si e sono in grado di tollerare meglio alte tensioni, specialmente le escursio- ni più lunghe spesso osservate in elettrodome- stici e impianti industriali in regioni in cui le tensioni della rete elettrica non sono regolate bene. In tali applicazioni, le caratteristiche di breakdown superiori del GaN aumentano l’af- fidabilità operativa degli alimentatori al GaN. I progettisti stanno appena iniziando a esplora- re e apprezzare i numerosi vantaggi assicurati dal GaN in termini di costi e prestazioni per gli alimentatori di potenza flyback off-line. Fig. 3 – Il PowiGaN di Power Integrations è estremamente affidabile e tollera sovratensioni transitorie di 650 V continue e 750 V non ripetitive Power Integrations https://www.power.com