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DIGITAL
ENERGY EFFICIENCY
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- ELETTRONICA OGGI 455 - GIUGNO/LUGLIO 2016
L’
esigenza di ridurre quanto più pos-
sibile la dissipazione energetica è
determinata da diversi fattori, sia di
natura generale -come la constatazione che non
possiamo permetterci di sperperare le risorse
limitate di cui dispone il pianeta- sia specifi-
che, come il proliferare di prodotti alimentati a
batteria o comunque da sorgenti con capacità
energetiche limitate. In questa situazione, i pro-
gettisti devono fornire risposte soddisfacenti e
sono supportati dai produttori di componenti
elettronici che offrono un’ampia scelta di dispo-
sitivi a basso consumo sia digitali sia analogici.
È bene sapere, tuttavia, che il semplice impiego
di componenti low-power o ultra-low-power
non basta per risolvere il problema, se contem-
poraneamente non si mettono in campo specifi-
che strategie di progettazione.
Per una progettazione consapevole
La ricerca della massima efficienza di ogni parte del circu-
ito da progettare, che potrebbe sembrare una cosa ovvia,
deve tuttavia essere perseguita con una certa cautela. È
buona regola infatti chiedersi per quanto tempo vengono
attivate le diverse parti di un determinato sistema. Un cir-
cuito chiamato a misurare un parametro che varia lenta-
mente nel tempo è attivo solo per una limitata percentuale
del periodo di funzionamento. In questo caso, il progettista
dovrà cercare di limitare soprattutto la corrente assorbita
in modalità sleep, mentre quella in gioco nel funzionamento
attivo potrebbe avere una minore importanza.
L’analisi del funzionamento delle diverse sezioni di un cir-
cuito nel tempo consente di attivare di volta in volta solo
quelle necessarie, togliendo l’alimentazione alle altre. In
molti LDO, ad esempio, è presente un pin di shutdown che
azzera la tensione d’uscita. Ma anche in assenza di questo
pin si può ottenere lo stesso risultato utilizzando sul lato
alto un transistore FET per commutare l’alimentazione. Nel
caso di sistemi a microcontrollore la MCU può essere pro-
grammata in modo tale che uno o più dei suoi pin svolgano
queste funzioni di controllo e commutazione dell’alimen-
tazione. Tale considerazione riveste attualmente una par-
ticolare importanza in virtù della crescente diffusione dei
sistemi embedded, in particolare di quelli wearable e degli
IoT (Internet of Things), che sempre più sono realizzati con
microcontrollori. Questi e analoghi sistemi hanno stringenti
requisiti di portabilità e, quindi, di riduzione delle dimensio-
ni, dei costi e dei consumi energetici.
I microcontrollori ultra-low-power
Questa tendenza di mercato spiega la crescente diffusione
dei microcontrollori a bassissimo consumo. Si potrebbero
citare numerosi esempi ma qui ci limiteremo a ricordarne
solo alcuni. Silicon Labs propone EFM32 Gecko, una fami-
glia di MCU a segnale misto basati sulle architetture ARM
M4, M3 ed M0. Per ridurre il carico di lavoro sul microcon-
Fig. 1 – Schema a blocchi del microcontrollore a 32 bit EFM32 Zero Gecko di Silicon Labs
Soluzioni per la progettazione
low power
Andrea Cattania
La riduzione dei consumi energetici è oggi un must
nella maggior parte dei sistemi elettronici;
ma non basta utilizzare componenti low power
se non si adotta nello stesso tempo una specifica
strategia progettuale