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31 - ELETTRONICA OGGI 471 - GIUGNO-LUGLIO 2018 ricorrendo a un singolo in- duttore. La topologia buck- boost garantisce un miglior utilizzo dell’induttore poiché richiede un tempo inferiore per soddisfare le esigenze di ciascun canale. Nel mo- mento in cui una o più ten- sioni di uscita si avvicinano al valore della tensione di ingresso, gli svantaggi di un convertitore buck di tipo SIMO si manifestano in maniera più accentuata. Quan- do il valore di una tensione di uscita si approssima a quello della tensione della batteria, un convertitore buck di tipo SIMO evidenzia i propri limiti. A questo punto, questo convertitore impegnerebbe l’induttore per troppo tempo, con effetti negativi sugli altri canali. A volte non è possibile evitare la presenza di un in- duttore in un sistema. Anche se di piccole dimensioni, un LDO non è in grado da solo di fornire una funzione di boost (aumento della tensione). Poiché un’architet- tura SIMO richiede un solo induttore, le soluzioni che prevedono almeno una tensione di boost dovrebbero utilizzare un’architettura buck-boost di tipo SIMO. Uno schema a blocchi dell’architettura SIMO è riportata in figura 2. La corrente di saturazione dell’induttore (Isat), che fornisce una misura della corrente elettri- ca quando il valore dell’induttanza diminuisce al 70% del proprio valore, è determinata dalla dimensione del nucleo dell’induttore in funzione della realizzazione e del materiale del nucleo. Rispetto all’utilizzo di con- vertitori DC-DC separati, l’impiego di un’architettura SIMO che prevede un unico induttore garantisce nu- merosi vantaggi tra cui: Miglior utilizzo dell’altezza (asse Z) quando consen- tito dal sistema Possibilità di ridurre costi e ingombri (footprint) Multiplazione a divisione di tempo (time multiple- xing), utile quando differenti funzionalità non sono utilizzate simultaneamente. È possibile evidenziare questo vantaggio nel momento in cui la corrente di alimentazione totale è inferiore alla somma dei singoli requisiti di uscita. Si consideri ad esempio il caso di eventi che si verificano su base sequenzia- le e richiedono tensioni differenti. In alcuni sistemi Bluetooth i dati devono essere scaricati completa- mente prima che il sistema attivi una funzione. Quin- di la potenza associata alla radio è resa disponibile in momenti differenti rispetto a quelli della funzione (o della funzione) attivata/e. Quindi la corrente Isat totale richiesta per l’induttore (gli induttori) SIMO usato/i può risultare inferiore rispetto a quella ne- cessaria nel caso di convertitori separati RMS (corrente nominale per gli induttori) - I canali non sono multiplati a divisione di tempo ma il con- sumo di potenza di picco delle funzionalità spesso non si verifica simultaneamente, fatto questo che permette di ridurre i requisiti in termini di Isat totale dell’induttore. Architettura SIMO: come affrontare i compromessi Anche nel caso si utilizzi un’architettura di tipo SIMO è necessario adottare alcuni compromessi per cui l’approccio alla progettazione deve essere ben pon- derato. Ad esempio, poiché un singolo induttore forni- sce a turno una certa quantità di energia alle uscite, l’ondulazione (ripple) della tensione di uscita tenderà a essere più elevata. Inoltre, poiché un’architettura di tipo SIMO deve gestire un carico molto elevato, si creano limitazioni di natura temporale che possono verificare ritardi nel soddisfare le esigenze di ciascun canale, fatto questo che può contribuire a incremen- tare l’ondulazione della tensione di uscita. L’utilizzo di condensatori di uscita di maggiore capacità può ser- vire a compensare queste fonti di ondulazione della tensione di uscita, garantendo in ogni caso risparmi in termini di ingombri e costi della BOM. I circuiti integrati per la gestione della potenza (PMIC - Power management IC) progettati con convertitori DC- DC buck-boost di tipo SIMO a bassissimo consumo si propongono come la soluzione ideale per aumentare la durata della batteria in dispositivi elettronici di pic- cole dimensioni, come appunto prodotti indossabili e cuffie “intelligenti”. Grazie alla possibilità di sfruttare l’intero intervallo di tensione della batteria, e tenen- do conto che ciascuna uscita è una configurazione di tipo buck-boost, questi convertitori possono ge- nerare tensioni di uscita superiori, inferiori o uguale alla tensione di ingresso. Poiché la corrente di picco Fig. 2 – Schema a blocchi di un’archi- tettura di tipo SIMO POWER SIMO ARCHITECTURE