POWER 2 - luglio/agosto 2013
IX
backplane 48V non rappresentano più la scelta mi-
gliore: i backplane a 400V – grazie alle loro correnti
inferiori – offrono al contrario una soluzione che
merita di essere sfruttata non appena i 48V non sa-
ranno più sufficienti.
Costi operativi, efficienza e perdite,
gestione termica
Obiettivo: ottimizzare il sistema di gestione termica attra-
verso il controllo delle perdite di distribuzione
Sino a questo punto ci si è concentrati sulla distribu-
zione a livello backplane. A differenza della gestione
termica del backplane, che non è molto complessa,
i sistemi di alimentazione delle schede possono esse-
re abbastanza difficili da controllare. Oltre a questo,
i bus di alimentazione presenti sulle schede occu-
pano dello spazio prezioso. La scelta più logica sa-
rebbe quella di distribuire la tensione di backplane
sulle schede nel punto più vicino possibile al carico
finale, il quale può essere sia la circuiteria di misura
sia un convertitore DC/DC on-board. Ovviamente,
se viene utilizzato un backplane a bassa tensione –
per esempio 12V – il rame su PCB deve essere non
solo di dimensioni adeguate ma anche opportuna-
mente raffreddato.
Un aspetto meno ovvio è la difficoltà di compensare
accuratamente le cadute DC (I
2
R) e AC (L*di/dt)
quando i livelli di corrente crescono. In tale conte-
sto i progettisti potrebbero avere l’esigenza di sovra-
dimensionare la parte di potenza dei convertitori e
di inserire delle reti di filtraggio e disaccoppiamen-
to per quando le tensioni di distribuzione scendono
al di sotto dei 48V.
Flessibilità e granularità
Obiettivo: consentire la massima flessibilità nella progetta-
zione e nella configurazione della scheda di test
Le schede degli strumenti devono fornire l’alimen-
tazione a uno spettro di carichi sempre maggiore.
Per questo motivo, i sistemi di alimentazione basa-
ti su componenti granulari assicurano ai progettisti
degli importanti vantaggi. Un approccio particolar-
mente efficace consiste nell’adottare un’architettu-
ra a bus intermedio, dove la tensione di backplane
viene ridotta a un livello “intermedio” e quindi re-
golata attraverso convertitori point-of-load sincroni
di tipo buck.
Ai fini della flessibilità, il riutilizzo dei progetti rap-
presenta ormai una scelta comune. Questo significa
fare leva sulla standardizzazione all’interno di siste-
mi di alimentazione differenti.
Grazie a questo approccio, i progettisti possono pre-
levare, da un bacino di progetti validi, una molte-
plicità di regolatori adattandoli elettricamente alle
situazioni specifiche e posizionandoli il più vicino
possibile al carico per massimizzare le prestazioni
dinamiche. Gruppi di regolatori possono essere ali-
mentati da un unico bus intermedio, sostenuto da
un convertitore di bus. Benché una corretta pro-
gettazione richieda di adattare il livello di energia
del convertitore di bus alle esigenze dei regolatori
a valle, insorgono normalmente dei vincoli su come
distribuire efficacemente il bus intermedio a livello
di scheda. Con una tensione di bus intermedio di
12V, distribuire anche solo 300W significa instrada-
re 25A, valore che nei progetti ad alta densità può
essere impegnativo.
Affidabilità e ridondanza
Obiettivo: raggiungere il livello più elevato possibile di di-
sponibilità del sistema attraverso una progettazione orien-
tata all’affidabilità e alla ridondanza
Poiché alimentano sistemi di misura e DUT, le reti
di distribuzione dell’alimentazione rappresentano
la spina dorsale degli apparati complessi. La vita di
un ATE si misura normalmente in decenni, per que-
sto è essenziale identificare e controllare l’MTBF
(mean time between failure) dei componenti più
critici. Questo include:
•
prevedere un’adeguata compensazione termica ed
Fig. 3 - Esempio di soluzione point-of-load stan-
dard da una distribuzione a 380V DC: sulla sini-
stra, la scheda di bus converter ad alta tensione;
nel mezzo, vicino alla graffetta, un chip bus con-
verter singolo da 400V a 12V; sopra, un buck con-
verter standard multi-fase.
ATE
