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XXIII POWER 25 - MAGGIO 2021 IGBT Una padella, divisa a metà, è posizionata su un piano cot- tura con un uovo accuratamente spezzato al centro. Nel- la prima metà della padella l’albume è perfettamente cotto e luccicante, mentre nella restante metà è limpido e crudo. È un’immagine suggestiva che evidenzia l’effi- cienza nettamente superiore dei piani cottura a induzio- ne rispetto a quella degli apparecchi di cottura realizzati utilizzando tecnologie alternative. Il messaggio è molto chiaro: il riscaldamento a induzione localizza l’energia laddove è necessaria. L’industria dei semiconduttori ha risposto alla richiesta di apparecchi di riscaldamento a induzione adattando e migliorando continuamente la tecnologia di commuta- zione necessaria per prestazioni ottimali per la particola- re applicazione considerata. Di conseguenza, la tecnolo- gia a induzione viene utilizzata comunemente anche in dispositivi quali cuoci-riso, schiumatori e piastre riscal- danti. Come gestire le applicazioni di riscaldamento a induzione Alla base delle applicazioni di riscaldamento a induzione ci sono i principi di funzionamento del comune trasfor- matore. Tuttavia, mentre un trasformatore induce una corrente in una bobina secondaria a partire da una bo- bina primaria, un riscaldatore a induzione utilizza la bo- bina primaria per indurre corrente nella pentola stessa. Ciò garantisce che l’effetto di riscaldamento risultante sia concentrato esattamente dove è necessario. Sono le correnti parassite che sono indotte nel materiale della pentola a determinare l’effetto di riscaldamento che è noto come riscaldamento Joule. I recipienti realizzati in materiali magnetici, come acciaio inossidabile e ferro, offrono un’elevata resistenza, mentre i materiali non magnetici, come l’alluminio e il rame, offrono una mi- nore resistenza. A causa delle alte frequenze utilizzate, la corrente nell’av- volgimento primario scorre principalmente nella super- ficie del conduttore, una proprietà nota come effetto pelle. Le bobine di riscaldamento a induzione utilizzano uno speciale tipo di filo di rame, noto come filo litz, che è costituito da un grande numero di fili singoli sottili. Ciò produce come effetto un aumento della superficie della bobina, riducendo così la resistenza in AC. La scelta della topologia e la sua funzione Esistono diversi approcci alla scelta della topologia ma, a causa della pressione sui prezzi in molti dei mercati interessati da queste applicazioni, il circuito SEPR (Sin- gle-Ended Parallel Resonance) costituisce un’opzione comune (Fig. 1). Questa topologia pseudo-risonante si avvale di una rete di circuiti risonanti costituita da un condensatore, Cr, e dalla bobina litz, Lr. Completano il progetto un IGBT, funzionante in condizioni di commu- tazione a tensione zero (ZVS), unitamente a un diodo in parallelo. Piuttosto che adottare un approccio a discreti, viene tipicamente integrato il diodo nell’IGBT, con le caratteristiche del diodo che sono ottimizzate in base ai requisiti di questo tipo di circuito. Le frequenze di com- mutazione da 20 a 30 kHz assicurano che qualsiasi rumo- re sia al di fuori della gamma udibile, rendendo questo Come aumentare l’efficienza degli apparecchi di riscaldamento a induzione I dispositivi di commutazione IGBT nel corso di diverse generazioni hanno continuato a migliorare le caratteristiche fondamentali per offrire prestazioni ottimali, dalla dissipazione del calore alla compatibilità elettromagnetica, alla capacità di tensione e corrente fino ad arrivare al diodo intrinseco a conduzione inversa con caratteristiche superiori Georges Tchouangue Chief Engineer Power Semiconductor Toshiba Electronics Europe Kazuhiro Goda Expert Toshiba Electronic Devices & Storage Power