EMBEDDED
51 • FEBBRAIO • 2014
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HARDWARE
DIGITAL POWER
Monitoraggio e report
dei consumi energetici
Le sempre più restrittive normative in materia di energia
e la crescente importanza per gli operatori di rete di
ridurre i consumi energetici, di fatto impongono ai pro-
gettisti dei sistemi di alimentazione di generare report sui
consumi di energia di ogni singola scheda; ciò comporta
l’aggiunta di ulteriori funzioni per il rilevamento della cor-
rente e di altri circuiti. Gli architetti di sistema impegnati
nello sviluppo di applicazioni ATCA (Advanced Telecom
Computing Architecture) hanno implementato moduli
PIM (Power Interface Module) con controllore PMBus
integrato capaci di monitorare i consumi di corrente in
ogni momento e di riportare misure accurate dei con-
sumi. L’adozione della tecnologia PIM si è rapidamente
diffusa in numerosi altri tipi di applicazione.
Il monitoraggio della corrente mediante PMBus può essere
condotto da qualsiasi modulo di potenza digitale, isolato o non
isolato, semplificando da un lato il monitoraggio dell’energia e
garantendo dall’altro la possibilità di effettuare la supervisione
dell’intero sistema. I moduli di potenza digitali dispongono
inoltre di un gran numero di allarmi che possono essere pro-
grammati in modo tale da riportare variazioni rispetto a qual-
siasi valore di default, oltre al monitoraggio della temperatura.
Anche se la conoscenza della temperatura dell’ABC (Advanced
Bus Converter) o del regolatore POL è senz’altro utile, il reale
vantaggio è permettere a coloro che sono preposti alla gestione
del sistema di diagnosticare qualsiasi deviazione anomala prima
che si possa giungere a un livello di allarme. Una deviazione
anomala dalla configurazione calibrata potrebbe essere indice
di un guasto imminente: per questo motivo l’invio di una richie-
sta per la manutenzione preventiva permette di evitare l’interru-
zione del traffico e il danno economico che ne consegue.
Riduzione degli ingombri e mappatura
della temperatura
Oltre alla riduzione del time-to-market e dei consumi di ener-
gia, I progettisti di sistemi devono anche risolvere il problema
legato alla necessità di diminuire gli ingombri a bordo della
scheda per consentire l’integrazione di ulteriori funzioni di
elaborazione dati. Un altro problema, strettamente associato a
quest’ultimo, è garantire un flusso d’aria sufficiente, eliminando
il più possibile i “colli di bottiglia” e ottimizzare il raffreddamen-
to per ottenere le massime prestazioni dal processore di rete
senza incorrere in fenomeni di sovrariscaldamento. Per ridurre
gli ingombri a bordo della scheda spesso si ricorre a regolatori
POL in package SIP (single in-line package) a montaggio verti-
cale. Oltre a una conversione di potenza a elevata efficienza, le
numerose funzioni di monitoraggio integrate nei moduli POL
digitali – corrente, tensione, temperatura, allarmi, impostazioni
dei parametri e molti altri – eliminano il ricorso a circuiti sepa-
rati, contribuendo in tal modo a ridurre l’occupazione di spazio
sulla scheda che resta così disponibile per l’aggiunta di ulteriori
risorse di elaborazione.
La raccolta di informazioni relative alla temperatura da un gran
numero di punti all’interno della scheda può essere utilizzata
dai gestori dei sistemi per creare un’immagine termica di tutta
la scheda che, oltre a permettere di rilevare in anticipo poten-
ziali guasti, viene anche utilizzata per regolare il raffreddamento
in base alle esigenze del sistema. Nei sistemi delle precedenti
generazioni, la mappatura termica era affidata a una rete di ter-
mocoppie, che richiedeva un circuito aggiuntivo e l’esecuzione
di operazioni di calibrazione, contribuendo ad aumentare il
grado di complessità. È ovvio che l’impiego di regolatori POL
di natura digitale con questa funzionalità integrata contribuisce
a ridurre drasticamente la complessità.
Ritornando alla scheda per il routing e la gestione degli abbo-
nati di figura 1 è possibile notare che i regolatori POL (con l’e-
tichetta gialla) sono presenti in gran numero su tutta la scheda:
una volta compreso il flusso d’aria che circola tra e ai capi del
dissipatore e sopra i regolatori POL, è ovvio che i dati termici
acquisiti da ogni regolatore POL rappresentano utili informa-
zioni per tutti gli architetti di sistema impegnati a ottimizzare il
raffreddamento della scheda complessiva.
In questo articolo sono state illustrate alcune potenzialità
dell’alimentazione digitale e le modalità di implementazione
di tale tecnologia da parte di coloro che sviluppano le archi-
tetture dei sistemi di alimentazione. Si tratta solamente di un
esempio delle possibilità offerte dall’adozione del concetto di
“digital power” grazie al quale è possibile conseguire notevoli
risparmi energetici sfruttando ad esempio la tecnologia DBV
(Dynamic Bus Voltage) per regolare il bus intermedio, al fine di
soddisfare le esigenze del carico o l’alimentazione distribuita di
tipo frammentato che prevede l’uso di più ABC (Advanced Bus
Converter) che a richiesta possono agire come master, slave o
dispositivi in modalità “sleep”.
Fig. 6 – Esempio di dispersione di fase (phase spreading)
