Esperimento Gruppo V - INFN – Padova 1

APOLLO: Alimentatori APOLLO: Alimentatori di Potenza per aLti di Potenza per aLti

Livelli di radiaziOneLivelli di radiaziOne

APOLLO: Alimentatori APOLLO: Alimentatori di Potenza per aLti di Potenza per aLti

Livelli di radiaziOneLivelli di radiaziOne

• INFN Padova:

• Paccagnella alessandro (PO università)

• Spiazzi Giorgio (responsabile)

• Costabeber Alessandro (dottorando)

• Sichirollo Francesco (dottorando)

• Stellini Marco (tecnico)

Esperimento Gruppo V - INFN – Padova 2

Attività Padova (Elettronica di Potenza)Attività Padova (Elettronica di Potenza)

1. L'attività di ricerca proposta è volta allo studio di convertitori cc-cc di tipo Point of Load (POL) non isolati, aventi le seguenti caratteristiche:

• capacità di operare in un ambiente con elevata dose di radiazione ionizzante (rad-hard);

• capacità di operare in presenza di una campo magnetico statico molto elevato che può andare da qualche decina di milli Tesla fino al Tesla;

• elevato rapporto di riduzione della tensione in modo da realizzare basse tensioni di uscita a partire da una elevata tensione di ingresso.

2. Analisi delle caratteristiche statiche e dinamiche di dispositivi GaN di potenza per la realizzazione degli alimentatori in oggetto

1. L'attività di ricerca proposta è volta allo studio di convertitori cc-cc di tipo Point of Load (POL) non isolati, aventi le seguenti caratteristiche:

• capacità di operare in un ambiente con elevata dose di radiazione ionizzante (rad-hard);

• capacità di operare in presenza di una campo magnetico statico molto elevato che può andare da qualche decina di milli Tesla fino al Tesla;

• elevato rapporto di riduzione della tensione in modo da realizzare basse tensioni di uscita a partire da una elevata tensione di ingresso.

2. Analisi delle caratteristiche statiche e dinamiche di dispositivi GaN di potenza per la realizzazione degli alimentatori in oggetto

Esperimento Gruppo V - INFN – Padova 3

Attività Padova (Elettronica di Potenza)Attività Padova (Elettronica di Potenza)

L'attività di ricerca si svolgerà secondo tre filoni principali:

1. Studio di soluzioni topologiche alternative alla classica configurazione step-down (Buck) capaci di lavorare ad elevata frequenza di commutazione in modo da utilizzare induttori privi di nucleo magnetico (coreless);

2. soluzioni aventi un elevato rapporto di riduzione della tensione (high step-down ratio), in modo da innalzare la tensione di alimentazione d’ingresso e aumentare così la potenza distribuita;

3. Utilizzo di dispositivi di potenza HEMT in GaN di tipo enhancement mode;

1. Studio di soluzioni topologiche alternative alla classica configurazione step-down (Buck) capaci di lavorare ad elevata frequenza di commutazione in modo da utilizzare induttori privi di nucleo magnetico (coreless);

2. soluzioni aventi un elevato rapporto di riduzione della tensione (high step-down ratio), in modo da innalzare la tensione di alimentazione d’ingresso e aumentare così la potenza distribuita;

3. Utilizzo di dispositivi di potenza HEMT in GaN di tipo enhancement mode;

Esperimento Gruppo V - INFN – Padova 4

Topologie per convertitori POLTopologie per convertitori POL

LL

CCSSL1L1

SSH1H1

LL

SSL2L2

SSH2H2

LL

SSL3L3

SSH3H3

--

++uugg uuoo

Load

Load

Multiphase Interleaved Buck Converters

Multiphase Interleaved Buck Converters

S1 S2

S3

S4

L1

Co RC1 L2

Uin Uo

+

-UC1

+

-

Interleaved Buck with Voltage Divider

Interleaved Buck with Voltage Divider

Pubblicato sul JINST articolo riassuntivo del lavoro fatto con il PRIN 2007 cofinanziato da INFN: “Power Supply Distribution System for Calorimeters

at the LHC Beyond the Nominal Luminosity”

http:////dx.doi.org/10.1088/1748-0221/6/06/P06005

Pubblicato sul JINST articolo riassuntivo del lavoro fatto con il PRIN 2007 cofinanziato da INFN: “Power Supply Distribution System for Calorimeters

at the LHC Beyond the Nominal Luminosity”

http:////dx.doi.org/10.1088/1748-0221/6/06/P06005

Esperimento Gruppo V - INFN – Padova 5

Circuito di test dinamico per MOSFET GaNCircuito di test dinamico per MOSFET GaN

• Obiettivo:– Misurare

contemporaneamente tensione e corrente del dispositivo negli intervalli di commutazione su carico induttivo

DUTDUT

DRIVER

DRIVER

VVCCCC

RRss

LL

CCFF

++

IIoo(t)(t)

iiLL

MOSFET GaN EPC

Con solder bumps

MOSFET GaN EPC

Con solder bumps

Raggi X del dispositivo per la verifica della qualità di saldatura

Raggi X del dispositivo per la verifica della qualità di saldatura

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