Driver Modular System

L’ampia varietà di configurazione dei moduli di potenza di produzione EC&C (Cliccare qui), unita alle differenti tipologie di semiconduttori, ai differenti sistemi di controllo (Schede DSP, sistemi di sviluppo HIL) e ad alla vasta gamma di trasduttori di corrente e tensione, ha portato nel tempo alla proliferazione di un elevato numero di schede driver che, tuttavia, non sempre riescono a soddisfare tutte le caratteristiche richieste dalle varie applicazioni.
La situazione è complicata dalle differenti taglie di semiconduttori, dalla possibilità di connettere in parallelo più componenti e dalla rapida evoluzione della componentistica di elettronica di potenza (Tiristori, IGBT, Mosfet al silicio, Mosfet SIC…).
Anche le differenti tipologie di case dei componenti, che spesso richiedono driver meccanicamente ed elettricamente ottimizzati ad hoc, non semplificano le cose.
Da queste constatazioni è scaturita l’opportunità di far evolvere le schede driver in un sistema modulare che permetta di fronteggiare le differenti necessità applicative, senza procedere ogni volta alla riprogettazione e rimasterizzazione delle schede; ciò si traduce, per il cliente, in una più rapida e semplice personalizzazione della scheda driver e, per il fornitore, in una più agevole gestione del magazzino prodotti.

Da un’analisi degli schemi dei differenti driver fino ad oggi in produzione è emerso che tutte le schede presentano una struttura costituita da tre blocchi funzionali: 

  • una parte di logica vera e propria (logica di accensione dei semiconduttori, gestione delle sicurezze, allarmi e segnalazioni luminose, gestione dei segnali analogici: Tensioni, Correnti, Temperature), 
  • una parte di interfacciamento verso i semiconduttori (variabile a seconda della tipologia e del numero dei componenti)
  • una parte di interfacciamento verso il controllo dell’apparato (DSP, HIL…).
Un'ulteriore analisi delle schede driver fin qui prodotte ha evidenziato che nei driver che comandano due o tre LEG (inverter 1F, 3F, commutatori statici 1F, 3F) la scheda è di fatto costituita dalla ripetizione di due o tre sezioni circuitali molto simili alla scheda driver di una singola gamba. Le differenze, tra le varie configurazioni (1xLeg, 2xLEG, 3xLEG), consistono in un fascio di piste che smistano i segnali tra le varie sezioni e verso i vari connettori dei sistemi di controllo dell’apparato.
Premesso tutto questo si è definito di impostare un sistema di schede driver modulari basato su quattro differenti tipologie di schede.
1- Schede driver/buffer per il corretto interfacciamento ed isolamento verso i semiconduttori (“Buffer Board”)
2- Trasduttori di tensione, di corrente, di temperatura (“Voltage/Current/Temperature Transducer”)
3- Schede di logica, protezione e segnalazione (“Logic Board”)
4- Schede di interconnessione tra le Logic Board e di interfacciamento con le schede DSP o con ambienti di simulazione in circuit (HIL) (“Adapter Board”)

La combinazione di differenti Adapter Board, Logic Board, Buffer Board e Transducer, permette di assemblare un ampio numero di differenti Driver (Per chopper, inverter monofase, inverter trifase, commutatore statico monofase, trifase ecc…)

Con l’esclusione delle applicazioni prototipiche e/o di ricerca, molto spesso assume una primaria importanza conoscere la frequenza di guasto stimata (Lambda) sia per l’intera scheda (LAMBDA_TOT), sia per i componenti essenziali (critical_components) alla “mission” della scheda (cioè, con esclusione dei componenti il cui guasto non ne fermano il funzionamento (LAMBDA_MISSION): p.es. Segnalazioni e allarmi) .
La conoscenza del parametro LAMBDA_MISSION - e quindi del suo inverso MTBFMISSION - di ciascuna scheda consente, data la modularità del sistema, di ricavare i parametri affidabilistici dell’intero apparato.

Quindi per tutte le schede viene fornito:
1- LAMBDA_MISSION (Frequenza con cui il sottoassieme fallisce la propria missione: espressa in numero di guasti all’ora)
2-LAMBDA_TOT (Frequenza di guasto del sottoassieme -anche senza interruzione del servizio- espressa in numero di guasti all’ora)
Per il calcolo dell’affidabilità con cui un apparato svolge il proprio compito (normalmente l’alimentazione di un carico o di un motore) si utilizzano i parametri relativi alla “MISSION”