 Estima Microelectronics è lieta di presentare la sua soluzione PFC con architettura TOTEMPOL basata su tecnologia SICK e T-RISTORI SCR. Come prima cosa mostreremo i vantaggi dell'architettura Bridgestotempol e dell'uso degli SCR per limitare la corrente di inrush. Dopo presenteremo le performance della nostra board PFC da 3.6 kW dando anche uno sguardo alle famiglie chiave di prodotti ST presenti nella board. La migliore efficienza in trinseca del busto TEMPOL permette di aumentare la densità di potenza. L'utilizzo degli SCR al post payer E per limitare la corrente di inrush rende il sistema più affidabile ed è particolarmente utile nelle applicazioni automotive, dove le parti mobili sono da evitare. Un bust standard ha l'os vantaggio di avere sempre inseri nel percorso della corrente due diodi del ponte rettificatore e ciò ha un impatto negativo sull'efficienza. L'architettura TOTEMPOL invece permette di ottenere un'efficienza più elevata, ma in rilevamento della tensione di ingresso è più complesso e necessità di MOSFET che abbiano un diodo di body con carica di recupero inversa quasi nulla, cioè MOSFET in tecnologia SICK. In un bust semplice ci sono sempre tre giunzioni inserie, due diodi del ponte ed un altro elemento, o un MOSFET o il diodo principale del bust. Mentre nella struttura TOTEMPOL ci sono solo due giunzioni, un diodo ed un MOSFET. Durante la semionda positiva della tensione di rete, la corrente scorre sempre attraverso SCR2, che si comporta come un diodo, e la carica dell'induttore è controllata dal MOSFET S1. Quando è acceso la corrente nell'induttore cresce, mentre quando è spento la corrente può scorre attraverso il diodo di body del MOSFET S2. Durante il tempo di OFF, S2 può essere acceso per ridurre la caduta di tensione. Durante la semionda negativa della tensione di rete, il comportamento è lo stesso, ma la corrente scorre attraverso gli elementi opposti. L'uso di SCR per limitare la corrente di INRASH nel PFC TOTEMPOL ha molti vantaggi, come una partenza dolce ma veloce, robustezza e sarge, e ridotto rumore per interferenza elettromagnetica. Quando la limitazione della corrente di INRASH viene realizzata tramite un relè, il percorso di ritorno della corrente è costituito da dei diodi standard, e la corrente in partenza è limitata da una resistenza inserie, che viene cortocircuitata dal relè dopo un certo tempo. Invece, in una soluzione con SCR, allo startup gli SCR sono abilutati solo durante degli impulsi controllati, permettendo così una carica lenta della capacità di uscita. Ciò può essere realizzato solo da un microcontrollore. La soluzione con relè è semplice, ma ha molti svantaggi, come rumore odibile, problemi legati all'invecchiamento dei contatti, carica più lenta. Inoltre, non è utilizzabile in sistemi con vibrazioni, come nelle applicazioni automotive. Invece, gli SCR non hanno rimbalzi elettromeccanici, e la procedura permette tempi di carica ridotti. Nell'esempio ha mostrato qui, abbiamo 120 millisecondi, nel caso di limitazione della corrente di INRASH fatto con SCR, contro 400 millisecondi nel caso di relè. Nonostante in generale gli SCR abbiano una caduta di pensione maggiore rispetto ai dio di standard, questa differenza è trascurabile d'alte correnti. Nell'esempio ha mostrato, possiamo vedere che alla corrente nominale di questa applicazione, 16 amper e nel caso peggiore di 150 gradi, la differenza è minima, solo 20 millivolt. Perciò l'uso di SCR in applicazione ad alta potenza, non impatte l'efficienza in maniera significativa. Come vedremo, il PXITO Tempol da 3.6 kW di esti microelectronics raggiunge un'efficienza molto elevata, una THD estremamente bassa, ed implementa una regolazione digitale della corrente di INRASH di picco. La BORD è stata progettata per lavorare sia con tensione di reglia americana che europea e fornisce 400 volte in uscita, con una massima corrente di ingresso di 16 amper efficaci. L'efficienza di picco è 97.7%, con una distorsione armonica, la cosiddetta THD, di 4.7%. La BORD è stata testata fino a 45 gradi ed è conforme ai principali standard. Per quanto riguarda i semiconduttori, la BORD contiene due MOSFET in tecnologia SICK da 650V, due driver isolati, due SCR da 1.200V, un microcontrollore STM32 ed un Viper 26 come alimentatore auxiliario. Allo startup, i segnali ai gate degli SCR li abilitano solo durante alcuni impulsi controllati, per limitare la corrente AC di inrush. L'algoritmo fa variare l'angolo da 180 gradi a 0 gradi. I MOSFET SICK conducono in maniera sincrona e sicura. Come si vede dalle forme d'onda catturate dall'oscilloscopio, dopo che il MOSFET S1 viene spento, si aspettano 200 nanosecondi prima che il MOSFET S2 venga acceso. L'efficienza è molto alta a tutte le condizioni operative, più del 95% già a 500W, cioè al 15% rispetto al carico massimo. La THD è inferiore al 10% a partire dal 25% del carico. Il microcontrollore implementa in modo digitale la funzione di load feedforward, cioè la reazione positiva alle variazioni di carico, che migliora la regolazione rispetto al carico e la risposta al transitorio. La figura mostra il recupero della tensione di uscita dopo dei gradini di carico da 0 al 100% e dal 100% a 0. La board è equipaggiata con una protezione di temperatura montata sul dissipatore. Le immagini mostrano le temperature d'aggiunte dai MOSFET SICK e dagli SCR al massimo carico, quando l'avento è in funzione. 83 gradi per i MOSFET SICK e 71 gradi per gli SCR, in entrambi casi molto sotto la massima temperatura di giunzione dei componenti. I MOSFET in tecnologia SICK di ST possono lavorare fino a 200 gradi e gli SCR di ST fino a 150 gradi, garantendo così elevata affidabilità e la possibilità di ridurre il dissipatore. Il portafoglio di tiristori SCR di ST include un'ampia gamma di prodotti per poter lavorare da alta bassa potenza, in applicazioni ad alta temperatura e con elevate performance. I tiristori SC da 1200V sono adatti a lavorare in applicazioni industriali come motori, UPS, stazioni di ricarica, energie rinnovabili ed anche nelle applicazioni automotive. SC offer infatti molti prodotti con qualifica automotive. I tiristori SC sono disponibili in diversi package, come di SquarePack, TO220, TO247, TO247 con Long Leeds, Top 3 isolato e il nuovo ASPAC Smith. La seconda generazione di MOSFET SICK da 650V di ST è ampiamente usata nella conversione di potenza e nel controllo motore. Ci sono due tagli disponibili, con RDS on pari a 0,55 ohm oppure 20 mili ohm, diversi package e qualifica industriale o automotive. I gate driver isolati di ST sono disponibili nelle versioni a canale singolo o doppio. Entrambi dispositivi offrono un isolamento da 1700V e hanno una portata in corrente di SICK e SOURCE di 4A. Esistono due opzioni di ST Gap 2S, il gate driver isolato a canale singolo. Una con due uscite separate per l'accentione e lo spegnimento del MOSFET esterno ed una con il clamp di Miller. Per evitare l'accentione indotta nel caso in cui venga acceso l'altro MOSFET nella configurazione a mezzo ponte. Grazie per aver ascoltato questa presentazione con STI Microelectronics.