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DIGITAL ULPICs 58 - ELETTRONICA OGGI 481 - OTTOBRE 2019 viene adottato un approccio di tipo ibrido che abbina un supercondensatore e una batteria a ioni di litio per aumentare la capacità del dispositivo durante i periodi in cui il carico è massimo. Un sistema di energy harvesting deve garantire un flusso di corrente ininterrotto. I convertitori DC/DC sono in grado di fornire una tensione stabile e una corrente uniforme, mentre le modalità di commutazio- ne possono assicurare ottime prestazioni in termini di efficienza e potenza di uscita. In linea generale, le caratteristiche delle prestazioni ri- chieste per i circuiti integrati destinati ad applicazioni di energy harvesting si possono così riassumere: Bassa corrente di riposo (in genere dell’ordine di al- cuni μA). Ridotta tensione di avviamento (a livello di mV). Possibilità di gestire sorgenti in AC o DC. Elevato livello di prestazioni in modo da ridurre il numero di componenti esterni. Grazie agli ultimi sviluppi nel campo della microelet- tronica i nuovi circuiti integrati a basso consumo per- mettono di implementare applicazioni di energy har- vesting caratterizzati da livelli di consumi dell’ordine dei nW. PMIC a bassissimo consumo I circuiti integrati per la gestione della potenza (PMIC - Power Management Integrated Circuit) rivestono un ruolo di primaria importanza nei sistemi di ener- gy harvesting in quanto sono coinvolti nell’estrazio- ne dell’energia dal trasduttore, nella trasformazione della potenza da trasferire all’elemento di accumulo (attraverso un convertitore DC/DC) e nella gestione del flusso di potenza dall’elemento di accumulo ai vari carichi. In funzione del tipo di trasduttore, il PMIC può effettuare conversioni di tipo buck, boost o buck- boost. Il funzionamento a bassissimo consumo è indi- spensabile al fine di evitare che tutta l’energia accu- mulata venga assorbita dal circuito integrato stesso. I progettisti devono effettuare accurate analisi e model- lazioni per bilanciare l’energia accumulata in funzio- ne dei requisiti di potenza del circuito. A secondo dei criteri coinvolti (fonte di energia, opzioni di controllo hardware/software e così via), una soluzione di poten- za basata su circuiti integrati o una MCU a bassisimo consumo possono risultare più adatti per le particolari applicazioni considerate. Il PMIC B39C831 di Cypress Semiconductor (ora In- fineon ) è un convertitore DC/DC di tipo boost a ret- tificazione sincrona caratterizzato da una corrente di riposo di soli 41 μA. Questo circuito integrato può funzionare con tensioni di ingresso comprese tra 0,3 e 4,75 V e fornire in maniera efficiente l’energia pro- veniente da vari tipi di trasduttore (come ad esempio celle fotovoltaiche e generatori TEG). In generale la tensione di una cella fotovoltaica varia in funzione della corrente di carico. L’inseguimento del punto di massima potenza (MPPT - Maximum Power Point Tra- cking) è una tecnica che viene utilizzata per estrarre la massima potenza prodotta dalla radiazione sola- re in tutte le condizioni. Il PMIC B39C831 integra la funzionalità MPPT per controllare l’uscita del conver- titore DC/DC, oltre a funzioni di protezione che per- mettono di caricare in modo sicuro la batteria a ioni di litio. STMicroelectronics offre una vasta gamma di soluzio- ni per energy harvesting a bassissimo consumo come ad esempio i dispositivi SPV1050 e SPV1040 che ven- gono impiegati per alimen- tare nodi sensore wireless. Grazie alla funzionalità MPPT integrata questi circuiti inte- grati possono raggiungere livelli di efficienza prossimi al 99%. Essi inoltre prevedo- no meccanismi di protezio- ne contro sovra tensioni o sovra temperature richieste da alcune applicazioni d’il- luminazione esterne. Il PMIC BQ25570 di Texas Instru- ment integra un caricatore di tipo boost e un converti- tore buck in tecnologia na- nopower (ovvero che deve gestire livelli bassissimi di Fig. 3 – Schema a blocchi del PMIC MB39C831