martedì, Agosto 9, 2022
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Moduli di potenza a semiconduttore: soluzioni per l’industria

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Le mutevoli esigenze del mercato costringono costantemente i produttori a cercare nuove soluzioni. In molti casi il progresso tecnologico è ormai ridotto all’automazione dei processi, che consente l’eliminazione degli errori umani, il miglioramento della qualità della vita o l’aumento della capacità produttiva negli stabilimenti industriali. Per via della politica climatica, nonché del fabbisogno di energia elettrica in costante aumento, la possibilità di produrre e immagazzinare energia da fonti energetiche rinnovabili è una questione molto importante. Poi, grazie a questa forma di energia, stiamo puntando sempre più sulle auto elettriche, che soppianteranno i motori a combustione inquinanti. Affinché  questi e molti altri dispositivi funzionino, sono necessari moduli di potenza a semiconduttore.

Cosa sono e quali sono le funzioni dei moduli di potenza a semiconduttore

I moduli di potenza sono elementi comunemente utilizzati nei sistemi legati alla trasformazione dell’energia elettrica in senso molto ampio. Questo gruppo comprende elementi come diodi, tiristori e transistor, progettati per funzionare in impianti ad alta corrente e alta tensione.

Le caratteristiche impegnative del funzionamento determinano la necessità di utilizzare un alloggiamento sufficientemente grande, che consenta un’efficiente dissipazione del calore generato durante il passaggio di corrente ad alta intensità. Spesso, a questo scopo, viene utilizzata una base metallica anche nella struttura dell’alloggiamento. La trasmissione di correnti con elevati parametri richiede l’uso di uscite con morsetti a vite o connettore, di cui sono dotati i dispositivi in questione. A seconda delle esigenze del cliente, sono disponibili sia soluzioni con struttura singola, che collegamenti più complessi, pronti per l’applicazione diretta.

A causa dei continui progressi nell’efficienza della trasformazione dell’energia, vale la pena notare che i moduli di potenza vengono ampiamente utilizzati, tra l’altro, nell’industria dell’elettromobilità altamente sviluppata, essendo un elemento dei sistemi di controllo dei motori elettrici nelle auto elettriche, nonché nel settore industriale ampiamente inteso, che si basa su azionamenti elettrici di varia potenza. I moduli di potenza a semiconduttore possono essere trovati in tutti i tipi di alimentatori, controller di potenza o raddrizzatori. Fanno anche parte dell’equipaggiamento di inverter o sistemi di accumulo di energia. Sono responsabili della trasformazione dell’energia elettrica prodotta nei sistemi a turbina.

Struttura e caratteristiche dei moduli Semikron

I moduli a tiristore o diodi sono i circuiti più semplici, e contengono uno o due componenti a semiconduttori. Esistono varie configurazioni di collegamenti, inclusi i moduli a diodi collegati in serie, con un anodo comune e un catodo comune. I moduli a tiristori, d’altra parte, possono essere dotati di un singolo tiristore, con una struttura del semiconduttore push-pull, utilizzando un minimo di due elementi di amplificazione, che consente di raddoppiare la potenza di uscita, il collegamento in doppia serie o una soluzione con un catodo comune. Nei sistemi dotati di tiristori è possibile regolare la potenza.

Grazie all’efficiente sistema di dissipazione del calore questi dispositivi sono predisposti per l’interazione con impianti con elevate correnti di conduzione, anche fino a oltre 3kA.

Grazie alla struttura modulare, i tiristori possono anche essere collegati in modo permanente agli elementi a diodi. Dispositivi di questo tipo sono comunemente usati nei raddrizzatori, nelle saldatrici o nei motori DC. Un esempio di tale collegamento utilizzato nei motori DC è il modulo SKKH106/12E SEMIKRON, con una corrente diretta massima di 200A.

Moduli IGBT: si tratta di una soluzione speciale che combina i vantaggi di un transistor bipolare e unipolare. Oltre alla facilità di regolazione, che viene effettuata modificando il potenziale del gate regolabile, il dispositivo consente la gestione di correnti superiori a 1000A. Ha la capacità di bloccare tensioni anche superiori a 6kV e l’integrazione con circuiti con una potenza fino a diverse centinaia di kilowatt. Un esempio di questa soluzione è il modulo SKM600GA17E4, comunemente utilizzato nei controller di inverter di corrente alternata o nei gruppi di continuità.

Riassumendo

L’ampia gamma di prodotti offerti dall’azienda Semikron viene utilizzata in molti settori della tecnologia moderna. I prodotti vengono utilizzati sia in dispositivi destinati all’uso domestico, che in sistemi industriali moderni e spesso complessi. Molti anni di esperienza nella produzione di moduli di potenza e la cura per la massima qualità si traducono nell’apprezzamento dei consumatori e garantiscono un funzionamento affidabile a lungo termine.

Testo redatto dalla Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

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