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56 - ELETTRONICA OGGI 481 - OTTOBRE 2019 I n una vasta gamma di applicazioni, che spaziano da Internet of things (IoT) ai di- spositivi indossabili, a Industry 4.0, solo per citarne alcune, l’accesso a una fonte di energia potrebbe risultare impossibile e, in alcune circostanze, anche l’utilizzo di batterie potrebbero causare l’insorgere di problemi logistici. In un futuro non molto lontano, ad esempio, saranno miliardi i di- spositivi IoT connessi alla rete, molti dei quali dislocati in luoghi difficilmente accessibili. Per questo motivo, non è pensabile di fare affidamento solamente sulle batterie come fonte di alimentazione, a causa del pro- blema della sostituzione su base periodica. Da qui la necessità di individuare una soluzione alternativa. Con il termine “energy harvesting” s’identifica il pro- cesso di conversione di piccole quantità di energia disponibili nell’ambiente circostante in elettricità. Questa energia può essere utilizzata direttamente o immagazzinata temporaneamente all’interno di una batteria o un supercondensatore fino al momento in cui non viene richiesta la sua erogazione. Negli ulti- mi tempi l’industria della microelettronica ha superato parecchie difficoltà legate alla progettazione di dispo- sitivi a bassissimo consumo (ULP - Ultra Low Power) grazie alla disponibilità di MCU, sensori e componenti di potenza di nuova generazione. Questi miglioramenti hanno rappresentato uno stimolo per la crescita del settore dell’energy harvesting: secondo una recente analisi condotta da Semico Research le vendite di se- miconduttori destinati ai sistemi di energy harvesting supereranno quota 3 miliardi di dollari nel 2020. Progetto di sistemi di energy harvesting: gli elementi chiave Sono numerose le fonti dalle quali è possibile attinge- re energia: onde radio, vibrazioni, differenze di tempe- ratura o luce. Questa energia viene successivamente convertita per mezzo di trasduttori (come ad esempio celle fotovoltaiche per le sorgenti luminose o genera- tori termoelettrici nel caso di differenze di tempera- tura) in elettricità che viene immagazzinata/utilizzata in base alle esigenze (Fig. 1). Un sistema di energy harvesting comprende solitamente i seguenti sottosi- stemi: Rettificatori e circuiti di condizionamento per i tra- sduttori al fine di ottimizzare la conversione da AC a DC (in funzione del tipo di fonte di energia che viene catturata). Per prolungare la durata delle batterie mediante tecniche di energy harvesting i progettisti devono affrontare problemi di una certa complessità: un’analisi delle soluzioni disponibili che possono contribuire a risolvere queste problematiche, assicurando prestazioni spinte abbinate a elevati livelli di efficienza Mark Patrick Mouser Electronics L’importanza degli IC a bassissimo consumo nelle applicazioni di energy harvesting DIGITAL ULPICs Fig. 1 – Schema a blocchi di un tipico sistema di energy harvesting