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POWER
DC-DC CONVERTER
rumore, utilizzano cuscinetti che possono essere soggetti a
fenomeni di usura e richiedono l’uso di filtri che devono es-
sere sostituiti. I progettisti di sistemi, dal canto loro, tendono
a preferire sistemi che non richiedono oneri di manutenzio-
ne e non siano soggetti a problemi legati all’affidabilità. In
entrambi i casi, la possibilità di far funzionare un sistema a
una temperatura più elevata può tradursi in un immediato
beneficio in termini di costi diretti, grazie alla riduzione de-
gli oneri di raffreddamento: questo è uno dei motivi per cui
le aziende che gestiscono installazioni in cui coesistono un
gran numero di server, impongono l’uso di processori “in-
dustrial-grade (ovvero destinati ad applicazioni industriali)
che possono funzionare a temperature più elevate senza
per questo compromettere l’affidabilità. Non solo i proces-
sori, ma anche l’infrastruttura di supporto, come i converti-
tori DC-DC, devono funzionare a temperature più elevate: ciò
può rappresentare sia una sfida sia un’opportunità.
Effetti della temperatura sulle caratteristiche
dei componenti
A questo punto è utile chiedersi in che modo i progettisti di
apparecchiature possono stabilire con sicurezza se un con-
vertitore DC-DC sia adatto all’uso a temperature più elevate.
Una prima considerazione da fare è stabilire l’influenza che
queste temperature avranno sui componenti del converti-
tore. Una regola empirica stabilisce che in corrispondenza
di ogni riduzione di 10 °C della temperatura operativa ri-
spetto a quella nominale massima del componente, il tas-
so di guasto (failure rate) nel corso della durata operativa
si dimezza. Questa regola deriva dall’equazione di Arrhenius,
che quantifica i tempi delle reazioni chimiche al variare della
temperatura nei processi di diffusione e di migrazione che si
verificano nei componenti elettronici. Questa equazione rap-
presenta una base affidabile per prevedere il MTTF (Mean-
Time-To-Failure) in funzione agli aumenti di temperatura. Per
diverse tipologie di componenti i progettisti si aspettano una
diminuzione delle prestazioni (derating) quando essi si tro-
vano ad operare a temperature superiori a 75 °C. I progettisti
più esperti sono in grado di comprendere i meccanismi che
influenzano i vari componenti e di scegliere quelli in grado
di assicurare le migliori prestazioni nell’ambiente operativo
cui sono destinati. Per esempio, esiste un’evidente correla-
zione tra la vita utile dei condensatori elettrolitici e le loro
temperature di funzionamento, le sollecitazioni elettriche e il