 Buongiorno e benvenuti alla presentazione High Efficient Three-Face ACDC with SICK Devices and Digital Control. Io sono Vladimir Skarp, tecnico-market impreso ST Micro Electronics e vi guiderò durante questa presentazione. In questa presentazione troverete informazioni dettagliate su diversi argomenti come le design boards offerte da ST per le soluzioni PFC a tre fasi, dispositivi acroborro di silicio, la famiglia ST Gap2 di gate drivers isolati e alla fine i controllori PFC ST Energy 388A. Le design boards offerte da ST vi permettono di ridurre il vostro tempo di progetto. Le boards di cui parleremo sono basate sulla topologia a tre livelli che vieni utilizzato ormai in diverse applicazioni come carica batterie per le macchine elettriche, inverter photovoltaici e system UPS. Uniboard è un progetto completo che include sia la parte hardware che software. Sul sito ST troverete la documentazione che vi servirà, lo schematico del circuito elettronico, le specifica dei componenti utilizzate dove trovarli i layout delle PCBs e pure i gerber files per riprodurre le schede se così vorrette fare. È possibile anche ottenere il firmware per programmare il microcontrollore e passafrimare un software license agreement di cui troverete il template sempre sul sito. Come detto nelle slide precedente, le due design boards di questa presentazione sono basate sulla topologia a tre livelli e sono entrambi capaci di erogare una potenza nominale pare a 15 kW. Sulla sinistra, voi vedete la board udine direzionale implementata con interruttore e diodi entrambi a carburo disilicio. Accanto ad oni interruttore, c'è il suo rispettivo gate driver della famiglia ST Gap 2. Su tutti questi componenti troverete più informazioni nelle prossime slide. Inoltre, la board contiene anche diversi componenti passivi come indutanze e condensatore e tutta la parte di senso di tensione e corrente. Questi segnali vanno a finire sulla subboard di controllo che contiene un microcontrollore ST M32 della famiglia G4. In alternativa, il controllo può essere fatto da un dispositivo ST NG388 programmato ad hoc per la topologia a tre livelli. Per sapere di più, andate sulla slide dedicata a questo dispositivo. Sul lato destro, invece, troverete la versione bidirezionale della board. Si utilizza la stessa topologia, ma in questo caso i dio divengono sostituiti da MOSFETS, sempre a carburo disilicio, che permettono il passaggio dell'energia in entrambi le direzioni. In un'applicazione, per esempio, carica batteria, questo vorrebbe dire che la board sarebbe in grado sia di caricare come di scaricare le batterie. Il resto dei componenti è molto simile alla board unidirezionale. Il controllo è fatto dallo stesso microcontrollore ST M32, il cui firman è stato cambiato per supportare il plotaggio di un totale di 12 switches, anziché 6 delle versioni unidirezionale. Su questo slide trovate dei risultati di misura fatte sulla board unidirezionale. Partendo dall'altro a sinistra, in senso orario, vedete le forme d'onde durante lo startup del sistema, il comportamento durante una varrazione step del carico, il fattore di potenza misurato per diverse condizioni di carico, e per ultimo l'efficienza compressiva della board come funzione della potenza riuscita. Il carburo disilicio, o SICK, è un materiale con intervallo di banda ampio quando confrontato al silicio puro. I dispositivi di potenza a SICK hanno delle proprietà che li rendono ideali per applicazione che richiedono alt'efficienza, alta tensione di blocco e alta frequenza di commutazione. S-Marco Electronics è oggi il leader mondiale nel mercato di dispositivi SICK, offrendo un ampio portafoglio di prodotti. I MOSFETS del SETI, per esempio, hanno base capacità parasite e un range esteso di tensione di gate. Queste proprietà li rendono veloce nel commutare e allo stesso tempo sicuri da pilotare. Inoltre, la resistenza di onda e i componenti si anza molto poco con la temperatura. Questo risulta in menoprente di conduzione anche ad altre temperature di operazione. I diori del SETI hanno famiglie ottimizzate per diverse condizioni d'uso, sia per il basso valore di tensione di conduzione che per altri valori di currenti di sarci. S-MOSFETS che dio a carburo disilicio permettono quindi il disegno ad alta frequenza di operazione. Questo permette la riduzione dei componenti passivi e di conseguenza la compattezza dei sistemi dove vengono utilizzati. Inoltre, meno pernete e significano anche meno calore da dissipare. Il disegno termico complessivo del circuito diventa quindi più semplice da rendere e più compatto. In questo slide, la roadmap tecnologica dei SIG MOSFETS del SETI. S-LASSE verticale c'è la resistenza specifica della tecnologia data in averson perare. L'ASSE orizzontale contiene le tecnologie attuali e future di SETI partendo dalla generazione 1 rilasciata nel 2014. Dal 2018 anche la generazione 2 è disponibile sul mercato. Essere presente un sensibile miglioramento in termini di resistenza specifica. In pratica i dispositivi della gen 2 hanno una resistenza di on molto più bassa come si vedrà nel slide dedicata al portafoglio dei prodotti. Inoltre questa tecnologia offre dispositivi con due attenzioni di breakdown diverse, rispettivamente 1200 e 650 volt. La tensione operativa di gate per l'ascensione del MOSFET è stata ridotta dai 20V della gen 1 a 18V della gen 2. Entra ambi tecnologie sono basate su istrutture planarie. Lo stesso vale anche per la futura gen 3 ora in isilupo che porterà un ulteriore miglioramento nella resistenza specifica. Finalmente la gen 4 ancora in pre isilupo potrebbe essere già basata sulle strutture dell'osso di gate messo in trench. Questo permetterebbe non solo un ulteriore miglioramento della resistenza specifica, ma anche l'abassamento della tensione operativa di gate a 15V. Nella tabella vediamo il portafoglio del SIG MOSFET generazione 1. Essa contiene dispositivi con tensione di breakdown 1200V. La resistenza di ON a temperatura ambiente va dai 52 a 520m. L'offerto dei packages include l'HIP247, un package esclusivo di ST in grado di operare fino alla temperatura di giunzione pare a 200°. Inoltre i packages SMD come H2Pack 2 e H2Pack Satellites. Il portafoglio della generazione 2 dei SIG MOSFETs include dispositivi con tensione di breakdown 650V e 1200V. Il miglioramento sulla resistenza specifica in questa tecnologia, di cui abbiamo parlato precedentemente, rende possibile dei dispositivi con resistenza di ON pare a 18mN a classe 650V e 21mN a classe 1200V. Ci sono anche dispositivi qualificati per il mercato automotivo che vengono indicati con il simbolo di una macchina sull'ato adesso della tabella. L'offerto dei packages include quelli già offerte nella generazione 1, più l'HIP247 e 4P. Questa versione contiene un pin extra, il Kevin Sars, che permette un ulteriore miglioramento del comportamento dinamico del SIG MOSFET. Parliamo adesso dei diodi a carbolo di silicio, iniziano per quelli di tensione di breakdown 650V. In questa classe di tensione, SIT offre due famiglie di prodotti. Sul lato sinistro vedrete i dispositivi ottimizzati per una basso tensione di conduzione. La corrente nominale va dali 8 a 40 ampere, in differenti packages come TO247, TO220 e TO220i. Il lato destro della tabella fa vedere la famiglia dei diodi ottimizzati per un'ante corrente di surge. I dispositivi vovano dai 4 a i 20 ampere, anche qua con differenti packages, TO247, TO220, TO2PEC e TO2PEC. C'è da sottolineare il nuovo Power Flat, un package di basso profilo e abbastanza compatto, che viene effetto nelle classi di corrente da 4 ampere a 8 ampere. SIT offre anche diodi a carbolo di silicio, con tensione di breakdown 1200V. In portafoglio prodotti è abbastanza ampio, con classi di corrente da 2 a 40 ampere. L'offerta dei packages include DPEC di 2PEC, TO220 e TO247. Alcune dei dispositivi sono qualificati anche per il mercato automotivo, come potete notare dal simbolo della macchina sulla destra della tabella. ST Gap2 è la nuova tecnologia di GateRivers isolati di ST. Le sue proprietà, come il breve tempo di propagazione di segnale e l'altimonità di modo comune, la rendono il partner perfetto per il MOSSET a carbolo di silicio. I dispositivi della famiglia ST Gap2 sono semplici e compatti. Sono disponibili in due classi di tensione di isolamento, che sono funzione del package. I dispositivi in ESO Nero isolano fino a 1.7 KV, mentre quelli in package ESO White isolano fino a 6 KV. La tecnologia di isolamento della ST Gap2 è magnetica ed è basata su corless Transforma. I primi dispositivi rilasciati sul mercato sono della classe di isolamento 1.7 KV in package ESO Nero. La versione a singolo canale ha soltanto 8 pins e quella dopo il canale 16 pins. ST Gap2 è il dispositivo a singolo canale. Ci sono due possibili configurazioni, uno con due pins dedicati all'uscita del segnale di Gate, uno per il turn-on, uno per il turn-off, e questo permette l'utilizzo delle esistenze di Gate diverse per le due commutazioni, senza componenti aggiuntivi. L'altra configurazione include la funzione Active Mailer Clamp, un Moss Set messo internamente al driver che ha la funzione di clampare la tensione di Gate al valore off durante tutto lo esperimento dello switch. Questa funzione è consigliata per operazioni adate a velocità di commutazione come spesso succede ai SIG Moss Sets, specialmente nelle topologie a mezzo ponte e ponte completo. L'ST Gap2D è il driver a doppio canale, capace a dipilotare due switches in configurazione mezzo ponte. Alle stesse proprietà della tecnologia ST Gap2, già menzionate prima, e alcune altre in più, come i Pins Break e Shutdown, per maggior sicurezza di operazione. ST Gap2D include anche un interlock in interno che evita il potenziale cortocircuito della gamba di switches, dovuto o a una sequenza espalata di segnale, oppure a disturbe esterne che possono influenziare i Pins ingresso del driver. L'ST NG388A è un controllore misto che può processare sia segnale digitali che analogici. Di particolare interesse in questa presentazione è la possibilità di programmarlo per controllare la topologia a tre livelli. Questo è possibile grazie alle sue 6 uscite PWM. Il software di programmazione e design suite è disponibile gratuitamente sul sito ST. È una piattaforme semplice ed efficace di programmazione e simulazione dei loop di circuito e di controllo. ST NG388A è un controllore progettato per applicazioni di conversione di alta potenza, come PFC più LLG, Intellived LC di CdC, Intellived PFC per alimentatori smart, così come topologia a ponti interno per pilot line drivers di veicoli elettrici. ST NG388A contiene dei geratori configurabili di segnale PWM ad antra risoluzione, le cosiddetti smet che sta per state machine event driven, cioè macchine a stati azionate da eventi. Grazie alla loro frequenza di clock di 96 MHz, ai loro comparatori integrati e al modo di funzionamento basato sul hardware piuttosto che sul software, le smets sono in grado di operare in real time, cosa fondamentale nella conversione di potenza in cui sono richieste timer precisi e meccanismi di protezione in caso di ferimento esterno. ST NG388A integra anche una memoria EEPROM di 32 KB, una RAM di 6 KB, un convertitore analogico digitale, amplificatore operazionale, una porta I2C, così come 6 GPIOS per consentire di progettare un convertitore ad alta prestazione. Grazie mille per aver seguito questa presentazione. Per maggiore informazione visitate il sito www.st.com. Buon giornato e alla prossima.