Elettronica_Oggi_442

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POWER
32 - ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
DIGITAL
Potenza è sinonimo
di digitale
Questo articolo analizza l’evoluzi-
one delle architetture di potenza
distribuite (DPA – Distributed
Power Architecture) a partire dall’intro-
duzione del primo convertitore DC-DC a
commutazione ad alta frequenza avve-
nuta nel 1984. Esso descrive i fattori
che hanno guidato questa evoluzione
ed evidenzia alcune delle innovazioni
più significative. Saranno quindi presi
in considerazione i progressi nel campo
della potenza digitale avvenuti in questi
ultimi anni e i requisiti che bisogna rispettare per soddisfare
la crescente richiesta di potenza da parte di apparecchiature
di storage e per reti dati, minimizzando nel contempo l’impatto
ambientale. Infine, si evidenzieranno altri aspetti quali le oppor-
tunità offerte dalla “collaborazione competitiva”, che potrà fare
da volano all’innovazione nell’industria dei sistemi di alimen-
tazione digitali, i benefici in termini di ingegnerizzazione per i
progettisti di sistemi di potenza, i vantaggi commerciali per le
società che utilizzano alimentatori e la possibilità di ridurre l’im-
patto ambientale potenzialmente negativo, legato alla crescente
domanda di informazioni oramai rigorosamente in formato
digitale.
Le architetture di tipo distribuito (DPA) sono sempre più ampia-
mente utilizzate per il progetto di sistemi di potenza destinati alle
apparecchiature per data center e per reti telecom e datacom
ad alte prestazioni. L’abbandono dell’approccio tradizionale, che
prevedeva cioè una potenza centralizzata – un semplice alimen-
tatore AC-DC, magari con batteria di backup, che alimenta le
schede presenti in un rack – è divenu-
to inevitabile. Le tensioni di funziona-
mento dei dispositivi a semiconduttore
sono progressivamente diminuite, a
causa del passaggio a geometrie sem-
pre inferiori, un’evoluzione questa
necessaria per aumentare la potenza
di elaborazione dei circuiti integrati.
Questi ultimi erano in grado di garan-
tire prestazioni più elevate e operare
con tensioni ridotte, con conseguente
aumento della corrente richiesta. Poi-
ché la presenza di piste molto lunghe sulle schede PCB (Printed
Circuit Board) si traduceva in un aumento a livelli non più accet-
tabili delle perdite per effetto Joule (I2R, ovvero proporzionali al
quadrato della corrente), riducendo l’efficienza del sistema di
potenza, l’unica via percorribile era l’adozione di architetture di
potenza distribuite. Questa tendenza continua tuttora. Dagli anni
‘80 la richiesta di potenza dei data center è passata da 300 a
1.200W per scheda e alcune previsioni indicano che si raggiun-
geranno a breve 5 kW per scheda, complice la crescita espo-
nenziale del traffico su reti IP.
Nel 1984, con l’introduzione dei convertitori DC-DC della serie
PKA da parte di un team che operava all’interno di Ericsson
ABB, Ericsson Components – RIFA Power (che diventerà suc-
cessivamente Ericsson Power Modules), si sono avute le prime
conferme dei vantaggi economici che si potevano ottenere dallo
sviluppo di sistemi di potenza distribuiti. Grazie all’introduzione
di questa famiglia, descritta da Ericsson come la prima linea di
alimentatori a commutazione DC-DC ad alta frequenza, i proget-
Mark Adams
Patrick Le Fèvre
Steve Pimpis
Un “excursus” sull’evoluzione della potenza
digitale, dall’introduzione del primo convertitore
DC-DC a commutazione ad alta frequenza avvenuta
nel 1984, alla costituzione, alle fine del 2014, del
consorzio AMP (Architects of Modern Power) il cui
obbiettivo è consentire di realizzare le soluzioni
di potenza distribuite end-to-end più avanzate dal
punto di vista tecnico, mettendo a disposizione
un ecosistema completo che abbina hardware,
software e supporto