18 / 102
COVERSTORY
18
- ELETTRONICA OGGI 462 - MAGGIO 2017
resistore fisso. Si tratta di valori decisamente
interessanti se confrontati con quelli di regola-
tori più vecchi, che assorbono una corrente di
alcuni milliampere in assenza di carico.
Se si utilizza un regolatore a commutazione
con MOSFET esterno, è opportuno ricorda-
re che i tempi di commutazione del MOSFET
possono causare perdite consistenti. Un MO-
SFET consuma la maggior parte della potenza
nel passaggio dallo stato di non conduzione
a quello di conduzione. Una volta innescato
completamente, la caduta di tensione è di nor-
ma molto ridotta e, di conseguenza, anche la
dissipazione di potenza. Per contro, se parzial-
mente innescato, la caduta di tensione nel MO-
SFET e quindi la dissipazione, sarà significati-
va. Per minimizzare i tempi di permanenza del
transistore in quello stato, è necessario optare
per un dispositivo di commutazione rapida e
con bassa capacità di gate. Un basso valore di
resistenza nello stato di ON è un elemento di
fondamentale importanza.
Shutdown dell’alimentazione
Per ridurre il valore della capacità dei conden-
satori si può valutare l’opportunità di porre in
shutdown (arresto) gli alimentatori in modalità
sleep. Per caricare questi dispositivi è neces-
saria energia; tuttavia, se durante la modalità
sleep l’alimentazione viene arrestata, nei con-
densatori si verifica uno spreco di energia.
Ad esempio, un condensatore di capacità 1 µF
presente in un alimentatore di un circuito che
si arresta 100 volte al secondo consumerà
165 µA a 3,3V (il calcolo è analogo a quello pre-
cedente). Molti circuiti integrati consumano di
meno sia in modalità di arresto sia in modalità
sleep. Pertanto, spesso è auspicabile mantene-
re il circuito alimentato, ma nello stato di sleep
che non commutare continuamente per rispar-
miare energia. Questo suggerimento è valido a
eccezione dei casi in cui i dispositivi non pre-
vedano la modalità di sleep o se quest’ultima
non è a basso consumo. Se si possono usare
condensatori da 100 nF, anziché di 1 µF, il ri-
sparmio energetico è considerevole.
Bassa tensione di alimentazione
Alcuni dispositivi consumano meno energia
con una tensione minore, anche se per questo
non consumeranno meno
corrente. Pertanto, se un
microcontroller è alimen-
tato a 1,8V anziché 3,3V, il
consumo energetico sarà
pari alla metà a parità di
corrente. Solitamente, i di-
spositivi digitali consuma-
no meno corrente in pre-
senza di tensioni di valore
inferiori, con riflessi favo-
revoli sui consumi. Inoltre
è necessario tener presen-
te la velocità di clock: non
è insolito che la velocità
massima di clock sarà in-
feriore quando la tensione
è minore. Pertanto, se da
una parte la corrente ri-
sulterà inferiore, dall’altra
i tempi di esecuzione del
codice del microcontroller
saranno raddoppiati.
Ad esempio, un microcontroller PIC24F-
16KA102 che utilizza la tecnologia nanoWatt
XLP funzionante a 2 MHz consuma 695 µA a
3,3V, ma richiede solo 363 µA a 1,8V, con un
consumo di potenza inferiore del 70%. Tutta-
via, a 3,3V il microcontroller può funzionare a
una frequenza massima di 32 MHz, mentre a
1,8V la frequenza massima sarà di 8 MHz.
Velocità di clock
La velocità di clock scelta non dovrebbe es-
sere la massima possibile, bensì la più adat-
ta a soddisfare le esigenze dell’applicazione
considerata. Un decisione di questo tipo potrà
comunque essere presa una volta terminato il
codice. La maggior parte dei microcontroller
prevede un moltiplicatore di clock regolabile,
che permette di modificare la velocità di clock
in funzione del codice dell’applicazione. Se il
codice del microcontroller rappresenta un
fattore limitante, in termini di esecuzione del
codice e di passaggio alla modalità di sleep,
Fig. 1 – Schema a blocchi funzionale del regolatore ADP5301 di Analog Devices