EO-465

POWER

DC-DC CONVERTER

- ELETTRONICA OGGI 465 - OTTOBRE 2017

ella realizzazione di data center di grandi dimen-

sioni, reti mobili a elevate prestazioni e altre infra-

strutture nelle quali sono concentrate numerose

risorse di calcolo uno dei problemi di maggiore entità è la

gestione del calore dissipato. Nel caso di sistemi di dimen-

sioni inferiori, come ad esempio le stazioni base dei cellula-

ri, la gestione del calore dissipato prevede l’uso di ventole

e complessi dissipatori di calore. I data center di grandi

dimensioni devono affrontare un duplice costo: acquistare

energia sotto forma di elettricità

per alimentare i loro sistemi e ac-

quistare un “surplus” di energia

per smaltire il calore prodotto

dalle operazioni di elaborazio-

ne. La gestione delle strategie di

raffreddamento per i data center

può risultare così complessa che

Google ha recentemente utilizza-

to algoritmi di apprendimento au-

tomatico (machine learning) per

uno dei suoi sistemi di raffred-

damento dei data center, che ha

permesso di migliorare l’efficien-

za in misura pari al 40%. Il pro-

blema collegato alla dissipazione

del calore prodotto da sistemi

elettronici tenderà sicuramente a divenire via via più com-

plesso. Nel momento in cui le tensioni di funzionamento dei

circuiti integrati sono passate dai tradizionali 5V agli 1,8V

(o a valori ancora inferiori) richiesti dai core chip più ve-

loci (come processori e FPGA) – riduzione necessaria per

realizzare dispositivi caratterizzati da una maggiore densità

logica e da una più elevata velocità di commutazione – il

consumo di corrente è aumentato. Ciò ha comportato un in-

cremento del riscaldamento dei circuiti integrati, oltre a un

maggiore riscaldamento di natura resistiva in sistemi come

appunto i convertitori DC-DC che alimentano la maggior

parte di queste risorse di elaborazione.

Per la distribuzione della poten-

za, i sistemi di grandi dimensio-

ni adottano in misura sempre

maggiore bus a 24 o 48 VDC, ri-

correndo a convertitori DC-DC

locali per fornire le tensioni di

alimentazione richieste ovunque

sia necessario. Al diminuire delle

tensioni di funzionamento, que-

sti convertitori devono essere in

grado di gestire rapporti di ridu-

zione (step-down) sempre mag-

giori, con conseguente riduzione

dell’efficienza di conversione e

aumento del carico termico.

Nei sistemi di dimensioni più ri-

dotte, l’utilizzo di ventole a velo-

cità variabile può rappresentare un metodo molto efficiente

per il raffreddamento dell’elettronica presente a bordo. In

ogni caso non bisogna dimenticare che le ventole generano

Convertitori

DC-DC operanti

a elevate temperature:

criteri di progetto

Ann-Marie Bayliss

Product marketing manager

Murata Power Solutions

Una conoscenza approfondita dei componenti

utilizzati contribuisce ad aumentare

affidabilità e durata operativa dei convertitori

DC-DC presenti in infrastrutture dove sono

concentrate numerose risorse di calcolo

Esempio di convertitore DC-DC che utilizza condensatori

con dielettrico X7R per il funzionamento a temperatura

elevate utilizzato in applicazioni automotive che richie-

dono un’elevata affidabilità