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Conversione di potenza step AC-DC

da | 28 Set, 22 | Power |

Marotta Controls ha ampliato la sua linea di alimentatori switching 1-STEP con la quarta variante, il PS11200. Progettato per sostituire le soluzioni tradizionali da 400 A, che in genere producono potenza non regolata o poco regolata in un ingombro maggiore, il PS11200 fornisce 11.200 W di potenza in uscita completamente isolata con un’efficienza del 91% a pieno carico. La potenza nominale è di 11.200 W (28 VCC, 400 A) con un ingresso trifase di 115 VAC, da 50 Hz a 800 Hz.

In un’intervista rilasciata a EEWeb, Michael Germinario, direttore tecnico senior di Marotta, ha sottolineato che il PS11200 ha superato tutti i test di qualificazione necessari per garantire l’affidabilità e le prestazioni del convertitore di potenza negli ambienti difficili comunemente presentati dagli aerei da trasporto militari/pesanti come gli aerei cargo C-130 Hercules e gli elicotteri da trasporto CH-47 Chinook, nonché dai veicoli aerei senza pilota.

Da CA a CC per ambienti difficili

Le fasi di conversione di un alimentatore trifase in corrente alternata aggiungono complessità e componenti, contribuendo alla perdita di efficienza e all’aumento della massa. A loro volta, i progettisti sono coinvolti in compromessi in termini di dimensioni, peso, potenza e costi. L’obiettivo dell’AC-DC 1-STEP, come ha detto Germinario, è ridurre al minimo questi compromessi.

Il convertitore 1-STEP converte la potenza di ingresso CA in potenza di uscita CC in un’unica fase di conversione semplificata per ridurre peso, costi e rischi in un’ampia gamma di applicazioni commerciali e militari. Un convertitore 1-STEP è una soluzione circuitale che consente di ottenere la correzione del fattore di potenza attivo, la regolazione della tensione di uscita e l’isolamento elettrico in un’unica fase di conversione.

PS11200

“L’1-STEP offre anche numerosi altri vantaggi, come una maggiore affidabilità, una minore distorsione armonica e la possibilità di aumentare o diminuire la tensione di uscita, per citarne alcuni”, ha affermato Germinario.

“Le prestazioni in termini di temperatura, umidità e vibrazioni da urto sono elementi importanti da considerare”, ha aggiunto. “L’umidità è legata alla protezione dell’elettronica con un rivestimento conforme. È su questo punto che dobbiamo concentrarci per essere certi di soddisfare i requisiti ambientali. Questa attenzione si applica a tutti gli aspetti di un progetto degno di volo”.

La chiave è ottenere la massima efficienza riducendo al minimo il carico termico. “Utilizziamo componenti in carburo di silicio e materiali ad alta permeabilità magnetica per aumentare l’efficienza”, ha detto Germinario. “Ma stiamo valutando anche i FET GaN per eventuali implementazioni”.

“Il carburo di silicio offre caratteristiche migliori in termini di capacità di tensione e corrente, e tutto dipende dalla velocità di commutazione e dal basso valore di RDS(on) nella scelta dei dispositivi”, ha aggiunto. “Una commutazione più rapida può portare a progetti magnetici più piccoli. A tal fine abbiamo sfruttato sia i dispositivi SiC che GaN”.

Block diagram of 1-STEP

I vantaggi del SiC rispetto al silicio, in termini di frequenze di commutazione più elevate e bassa resistenza di conduzione, sono stati ampiamente riconosciuti. La maggior parte dei vantaggi è associata alle proprietà superiori del materiale SiC rispetto al silicio, che si traducono in una maggiore velocità di commutazione e in miglioramenti delle perdite. Tuttavia, nella comunità degli ingegneri è diffusa l’idea errata che le sfide legate alla progettazione e alla selezione di un ambiente operativo ottimale (pilotaggio del gate e scelta dei componenti passivi) riducano i vantaggi, limitando così l’utilizzabilità dei dispositivi SiC. Tuttavia, questi problemi sono stati risolti e la loro soluzione rende meno rischioso lo sviluppo di componenti wide-bandgap.

La maturità tecnologica, le prestazioni e la significativa riduzione dei costi dovuta all’aumento dei volumi e della concorrenza sono le ragioni principali per cui i dispositivi SiC vengono impiegati in un numero sempre maggiore di applicazioni.

Le basse perdite di commutazione consentono di aumentare la frequenza di commutazione e di ridurre le dimensioni dei componenti passivi (condensatori, induttori), con conseguente riduzione dei costi, delle dimensioni e del peso del sistema. La riduzione delle dimensioni è più o meno proporzionale all’aumento della frequenza.

Leggi l’articolo completo a questo link.

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