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POWER SIMO ARCHITECTURE 32 - ELETTRONICA OGGI 471 - GIUGNO-LUGLIO 2018 dell’induttore è programmabile per ciascuna uscita, si può ottimizzare il bilanciamento tra efficienza, ondu- lazione di uscita, interferenza elettromagnetica (EMI), progettazione della scheda PCB e capacità di carico del progetto. I due nuovi PMIC (integrati per la gestione della po- tenza) MAX77650 e MAX77651 di Maxim, sono stati progettati utilizzando convertitori DC-DC buck-boost di tipo SIMO a bassissimo consumo. Questi disposi- tivi integrano anche un regolatore LDO da 150 mA con funzione di reiezione dell’ondulazione, utile nelle applicazioni sensibili al rumore. Per minimizzare i fe- nomeni di crosstalk (diafonia) e di sotto-elongazione (undershoot) sui segnali del bus, sono previsti resi- stori opzionali in serie (da 24 ) con la linea di dati seriali (SDA - Serial Data Line) e la linea di clock se- riale (SCL - Serial Clock Line), che contribuiscono an- che a proteggere gli ingressi del dispositivo da picchi (spike) di tensione sulle linee del bus. Ciascun blocco presente in questi regolatori è caratterizzato da bassi valori della corrente di riposo (1µA per uscita), che contribuiscono ad aumentare la durata della batteria nelle applicazioni finali. Questi PMIC operano sempre in modalità di conduzione discontinua (DCM - Discon- tinuous Conduction Mode): la corrente dell’induttore, quindi, va a zero alla fine di ogni ciclo per minimizza- re ulteriormente il crosstalk e impedire il verificarsi di fenomeni di oscillazione. Un con- trollore proprietario presente nello schema di controllo del convertitore SIMO garantisce che tutte le uscite siano soddisfatte in modo tempesti- vo. Quando nessun regolatore deve essere servito, la macchina a stati rimane a riposo in modalità a bas- so consumo. Nel momento in cui il controllore si accorge che un regola- tore richiede di essere servito, esso carica l’induttore finché questo raggiunge il valore limite dalla corrente di picco. Di conseguenza, l’ener- gia dell’induttore si scarica nell’uscita associata fin- ché la corrente si azzera. Nel caso in cui più canali di uscita devono essere serviti contemporaneamente, il controllore garantisce che nessuna uscita utilizzi tut- ti i cicli di commutazione. I cicli, invece, si alternano tra tutte le uscite che devono essere servite, saltando quelle uscite che non richiedono alcun servizio. Architettura SIMO e tradizionale: un confronto sui consumi Nella figura 3 è riportato lo schema a blocchi dell’al- bero della potenza (power tree) dell’integrato per la gestione della potenza MAX77650. Come si può osser- vare, tre dei quattro carichi si connettono alla batteria Li+ attraverso il regolatore a commutazione di tipo SIMO a elevata efficienza. Il quarto carico è alimentato dal regolatore LDO a partire dall’uscita del conver- titore SIMO da 2,05 V con un’effi- cienza del 90,2% (1,85 V/2,05 V). La tabella 1 riporta un confronto delle prestazioni, in termini di potenza, tra un’architettura tradizionale e una di tipo SIMO. Sia per MAX77650 sia per MAX77651 sono disponibili kit di va- lutazione. L’aspettativa dei consumatori è po- ter avere dispositivi elettronici di piccole dimensioni alimentati a batteria capaci di funzionare per lunghi periodi tra una ricarica e la successiva. A causa del- le ridotte dimensioni, questi dispositivi supportano batterie con capacità limitata. Per tutte le applicazioni dove consumi e ingombri sono fattori critici, i circuiti PMIC che integrano regolatori a commutazione di tipo SIMO permettono di aumentare la durata della batte- ria, a fronte di una riduzione del numero dei compo- nenti richiesto. Fig. 3 – La distribuzione della potenza (power tree) di MAX77650 dove sono riportate la ten- sione di uscita di ciascun regolatore, oltre alla corrente di carico, l’efficienza e la dissipazione di potenza Tab. 1 – Confronto tra le prestazioni, in termini di potenza, tra un’architettura SIMO e una di tipo tradizionale