EO_463

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EFFICIENZA ENERGETICA

- ELETTRONICA OGGI 463 - GIUGNO/LUGLIO 2017

n uno scenario come quello attuale, dove l’efficien-

za energetica è uno dei fattori chiave, una doman-

da ricorrente è la seguente: esiste una strategia,

applicabile sia ai prodotti a semiconduttore standard

sia a quelli basati su IP, che consenta agli utilizzato-

ri dei dispositivi di controllare il consumo di energia

in modo semplice e affidabile, che sia in grado di ga-

rantire all’utilizzatore la completa visibilità sul funzio-

namento e che permetta di preservare condizioni di

salvaguardia e sicurezza? Una risposta possibile è la

seguente: per ottenere risultati più efficaci è necessa-

rio un maggior controllo delle modalità operative.

Indipendentemente dal tipo di applicazione, un ele-

mento determinante per realizzare un sistema elettro-

nico che possa avere successo sul mercato è minimiz-

zare la richiesta di energia. L’approccio tradizionale, in

cui l’efficienza di un componente è espressa in termini

di corrente o di consumo di potenza nello stato stazio-

nario – in termini di microAmpere (µA) o microWatts

(µW)/MHz – sembra non essere più valido. I sistemi

che accumulano energia non immagazzinano µA e

neppure µW, bensì Joule (o in altre parole energia). Le

più recenti generazioni di MCU ad altissima efficienza

energetica adottano una strategia per la gestione della

potenza del tutto analoga a quella dei processori ad

alte prestazioni, che prevede l’uso di un convertitore

DC/DC abbinato a regolatori lineari. A questo punto

Il consumo di energia

nei moderni sistemi

a microcontrollore

Horst Diewald

ProJoule

Un maggior controllo delle modalità operative consente

di monitorare il consumo di energia in modo semplice

e affidabile, oltre a garantire una maggiore sicurezza

potrebbero sorgere alcune interessanti domande del

tipo: è possibile utilizzare gli stessi metodi per l’ero-

gazione di potenza, senza per questo incrementare i

consumi, sfruttando alcune funzionalità presenti nel

software? Può l’utente perfezionare il progetto in fun-

zione dell’applicazione in modo da ottimizzare il con-

sumo di energia del sistema? È possibile realizzare

un’applicazione ottimizzata sotto il profilo energetico

che possa essere gestita, ampliata e regolata durante

la fase di sviluppo e sul campo?

Il consumo di energia può essere adattato agli obiet-

tivi di un sistema una volta che l’applicazione risulti

ben definita. Esistono metodi noti per raggiungere il

livello di controllo richiesto in un progetto. Ciò risulta

abbastanza semplice se si ipotizza un ambiente statico

a temperatura ambiente: i datasheet di una qualsiasi

MCU forniscono dati relativi a una grande varietà di

situazioni differenti. I produttori di MCU rendono di-

sponibili oltre 150 differenti parametri di corrente che

si riferiscono a differenti scenari e condizioni operati-

ve. Le richieste, in rapido aumento, di poter avere me-

morie di maggiore capacità per immagazzinare i dati

e il codice del programma è uno dei motivi che hanno

contribuito in misura maggiore all’adozione di geome-

trie di processo sempre più ridotte: ciò garantisce mi-

nori consumi di energia nelle modalità attive (modalità

RUN). Comunque, la richiesta di energia per i dispo-

sitivi che continuano a funzionare

durante le modalità di “sleep” au-

menta in modo sensibile a causa

delle correnti di perdita. Questo

fenomeno, significativo a tempera-

tura ambiente, può aumentare no-

tevolmente a temperature più ele-

vate. I primi sviluppi di dispositivi

elettronici destinati al mondo con-

sumer che utilizzavano geometrie

Fig. 1 – L’Energy Benchmark messo a punto da EEMBC prevede due fasi