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XVII

POWER 13 -

APRILE 2017

Ci sono studi di settore che dimostrano che la durata del-

la batteria è a tutti gli effetti uno dei criteri che incide più

di altri sulle scelte dei consumatori al momento dell’ac-

quisto di un prodotto elettronico. D’altra parte, quando i

consumatori leggono nelle specifiche una decina di gior-

ni di autonomia, poi pretendono che il loro smartphone

duri effettivamente quanto c’è scritto. Il problema non ri-

guarda solo le tecnologie chimiche con cui sono costruite

le batterie, perché coinvolge per lo più il modo di utilizza-

re l’energia che esse producono affinché duri più a lun-

go possibile e poi l’eventualità di ricaricarle con sorgenti

locali autonome. Ciò ha fatto crescere l’esigenza di solu-

zioni di gestione dell’energia di alimentazione a elevate

prestazioni e di conseguenza am-

plificato l’importanza dei circuiti

integrati a ciò dedicati noti come

PMIC, o Power Management Inte-

grated Circuit, e Battery Charger

nel loro ruolo di caricatori locali

adibiti a sfruttare le risorse dispo-

nibili per massimizzare l’efficienza

energetica dei sistemi elettronici.

Circa un paio di anni fa, sono state

proposte le BIF, o Battery Inter-

Face, come interfacce adibite al

monitoraggio delle celle ricaricabili a bordo dei sistemi

elettronici portatili e palmari. Le specifiche sono MIPI Al-

liance e prescrivono che basti un solo pin di contatto per

acquisire tensione, temperatura e carica di una batteria e

poi dallo stesso pin fornire una stringa capace di riassu-

mere lo stato in cui si trova, in modo che i microcontrol-

lori attorno decidano cosa fare. Soluzioni simili ci sono

già ma evidentemente sono per lo più custom per ogni

costruttore e perciò, dopo la versione base 1.0, il Working

Group MIPI non andò oltre la v1.1 uscita nell’estate 2014.

Ciononostante, si può considerare un sintomo che dimo-

stra quanto sia cresciuta la preoccupazione dei progettisti

nei riguardi della gestione delle batterie.

I chip adibiti a tale scopo hanno la responsabilità di assi-

curare una buona linearità all’alimentazione dei circuiti

integrati, perché è dall’assenza di picchi di tensione e

corrente che deriva la qualità delle prestazioni dei pro-

dotti elettronici. Adattare la potenza elettrica alle esigen-

ze dei sottosistemi è indispensabile affinché soddisfino

i requisiti imposti nei prodotti e, tuttavia, questi hanno

caratteristiche proprie mai perfettamente identiche per-

ché correlate alle funzionalità da svolgere. È pertanto dif-

ficile pensare a circuiti di gestione delle batterie davvero

universali ed è perciò inevitabile consentire un minimo

di libertà progettuale da parte dei progettisti e una certa

diversità fra le caratteristiche di questi chip. Oggi, molte

aspettative di mercato riguardano

i prodotti elettronici a bassissimo

consumo legati alle applicazioni

per Internet-of-Things, IoT, e ai

dispositivi indossabili (wearable)

medicali o consumer che molti

analisti pronosticano come le due

più importanti tendenze di cre-

scita di quest’anno. I PMIC per

questi prodotti hanno dimensioni

millimetriche e buona versatilità

d’installazione e adattamento sul-

le infinite caratteristiche elettriche che si troveranno a

governare soprattutto quando le sorgenti sono costituite

dai sempre più diffusi Energy Harvester che catturano

l’energia dispersa nell’ambiente e perciò hanno inevita-

bilmente un funzionamento irregolare nel tempo.

Batterie su chip

Cymbet è nata con la missione di sviluppare e produrre

la Solid-State Smart Battery (SSB) EnerChip come solu-

zione allo stato solido per l’accumulo e l’utilizzo dell’e-

nergia a bordo dei sistemi microelettronici. La cella è,

in pratica, un film di elettrolita solido spesso 150 μm

frapposto a due film solidi che fanno da elettrodi e per-

Lucio Pellizzari

Energia sotto controllo

per i chip IoT e wearable

L’energia è preziosa per gli oggetti IoT e per i prodotti indossabili di nuova

generazione e perciò diventano strategiche le soluzioni in grado di ottimizzarne

l’utilizzo attraverso sorgenti locali oppure batterie miniaturizzate solide,

ricaricabili e usa e getta

Power

POWER

MANAGEMENT

Fig. 1

– L’EnerChip è una batteria allo stato solido che

Cymbet integra su chip da 5x5 mm con capacità di 5, 12 o

50 μAh, ideale come buffer di energia a fianco delle sorgen-

ti di energy harvesting