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ANALOG ELECTRIC VEHICLES I MOSFET al SiC come quelli offerti da Rohm e Infine- on , sono qualificati per il settore automotive (Tab. 2). Questi dispositivi sono disponibili con RDSon sempre più ridotte e un rapporto più piccolo tra la capacità ga- te-drain e la capacità gate-source. I bassi valori di RDSon consentono di ridurre le perdite di conduzione, mentre le piccole capacità parassite nel MOSFET migliorano le perdite e le prestazioni di com- mutazione. La possibilità di poter eliminare tensioni di gate negative semplifica la progettazione circuitale del gate driver ed è economicamente vantaggiosa. Rohm supporta l’ultima generazione di MOSFET al SiC con una scheda di valutazione con topologia a mezzo ponte (come, ad esempio, la scheda P04SCT4018KE-EVK-001), che può essere configurata in modo flessibile per di- verse tensioni di gate. I MOSFET al SiC richiedono gate driver adeguati con isolamento galvanico tra la tensione di commutazio- ne e la tensione di controllo. Questi ultimi forniscono le tensioni e le correnti di gate necessarie per accen- dere o spegnere il MOSFET in modo affidabile. Alcuni modelli presentano anche delle funzioni aggiuntive, ad esempio il monitoraggio delle sovracorrenti, o della desaturazione (DESAT) con retroazione per la diagnosi dell’elettronica di controllo (Tab. 3). L’inverter di rete alimenta il circuito intermedio al lato rete (DC-Link). Sul lato batteria è inoltre presente un circuito DC intermedio, ovvero quello dell’inverter di trazione. Le tensioni in entrambi i circuiti intermedi sono livellate e mantenute stabili tramite dei conden- satori. Le correnti alternate (corrente di ripple) generate dall’inverter di rete e dal convertitore DC/DC scorrono attraverso questi condensatori del circuito intermedio. Di conseguenza, una bassa ESR (Equivalent Series Resi- stance) nell’intervallo di frequenze di commutazione e una bassa autoinduttanza (Equivalent Series Inductan- ce, ESL) costituiscono importanti criteri di selezione per contenere le perdite e la generazione di calore. I con- densatori a film soddisfano queste proprietà. In alternativa, sono disponibili nuovi condensatori ce- ramici di TDK Epcos (CeraLink) dotati di uno speciale dielettrico. Contrariamente ai condensatori ceramici convenzionali, la loro capacità non viene ridotta dall’e- levata carica in tensione continua (polarizzazione DC), ma aumenta fino alla tensione nominale (Tab. 4). Blocco 3: Convertitore DC/DC Il blocco 3 è il convertitore DC/DC con topologia CLLC. È costituito da un mezzo-ponte, da un trasformatore ac- coppiato in AC e da un raddrizzatore sincrono (a mez- zo-ponte) sul lato batteria. Come il condensatore di risonanza, anche il trasforma- tore è un componente ad alte prestazioni. Per garantire un’elevata efficienza, esso deve anche generare meno calore possibile, cioè deve presentare una bassa perdita di potenza. Quest’ultima è data dai contributi delle per- dite nel nucleo e nel rame. Il convertitore DC/DC regola il livello di tensione del cir- cuito intermedio a tensione continua sul lato rete e la tensione della batteria, e trasferisce l’energia dal pri- mario al secondario (carica) o viceversa (funzionamento come generatore/a isola o immissione di energia in rete). Il trasformatore inoltre separa galvanicamente l’im- pianto elettrico del veicolo dalla rete elettrica. Insieme ai condensatori dei circuiti risonanti in serie, il trasfor- matore impatta in modo significativo sull’efficienza e sulla potenza dissipata del convertitore, poiché l’intera corrente trasmessa scorre attraverso entrambi i compo- nenti. Un importante criterio di scelta per i condensato- ri di risonanza è quindi il loro fattore di perdita tan δ. Più questo valore è basso, minore è la potenza dissipata sul condensatore e migliore è l’efficienza. Considerando la capacità richiesta per la frequenza di risonanza, queste condizioni di solito portano alla scelta di condensatori a film (Tab. 5). Le perdite per correnti parassite e le perdite del nucleo contribuiscono alla corrente al primario. Le perdite nel rame si determinano a partire dalla resistenza ohmica secondo la relazione P = I² ∙ R. A causa dell’effetto pelle, la resistenza dipende dalla frequenza e aumenta al cre- scere di quest’ultima. Il materiale del nucleo del trasformatore dovrebbe es- sere caratterizzato da un’elevata intensità del campo di saturazione e da una bassa magnetizzazione residua, e dovrebbe garantire al contempo un’elevata permeabili- tà. Maggiore è la permeabilità del materiale del nucleo, minore è il numero di avvolgimenti necessari della bo- bina per raggiungere uno specifico valore di induttanza. Sono così sufficienti fili più corti con un minor numero di spire, che presentano quindi una resistenza inferio- re. L’alta intensità del campo di saturazione consente di ottenere un’elevata modulabilità del materiale del nu- cleo. In questo modo, è possibile trasmettere una gran- de porzione di energia per ciascun periodo. Un’elevata resistenza elettrica del nucleo contrasta le perdite do- vute alle correnti parassite. Il suo formato garantisce idealmente induttanze di dispersione definite sul lato primario e secondario. L’induttanza di dispersione for- ma, insieme al condensatore, il circuito di risonanza. In alternativa, è anche possibile utilizzare un nucleo a bassa dispersione. In tal caso, tuttavia, sono necessarie induttanze di risonanza separate. ELETTRONICA OGGI 512 - SETTEMBRE 2023 40