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POWER POWER MANAGEMENT 44 - ELETTRONICA OGGI 493 - APRILE 2021 L a gestione della potenza è diventato uno dei principali problemi che assillano i progettisti elettronici, indipendentemente dal prodotto che stanno sviluppando, sia che si tratti delle sin- gole celle necessarie per aumentare l’autonomia dei veicoli elettrici oppure dei minuscoli sensori ali- mentati a batteria destinati ad applicazioni IoT, per le quali l’incremento della durata della batteria è es- senziale al fine di garantire l’efficienza operativa di un impianto. Quando di parla di potenza, non si tratta semplicemente di ideare un insieme di terminali di alimentazione statici. Oggigiorno, coloro che si oc- cupano della progettazione di alimentatori devono essere in grado di creare prodotti capaci di gestire condizioni di carico variabile rapidamente e fornire un’alimentazione priva di transitori con tolleranze molto strette: il tutto ovviamente integrato in packa- ge di dimensioni sempre più ridotte. In questo ar- ticolo verranno evidenziate alcune delle principali sfide che i progettisti di sistemi di potenza devono affrontare, con particolare enfasi su alcuni aspetti tra cui gestione del rumore di conversione, proble- matiche di produzione e certificazione e necessità di “comprimere” ulteriormente gli ingombri a bordo della scheda PCB. Introduzione Il ruolo dei progettisti dei sistemi di potenza è in con- tinua evoluzione. Al giorno d’oggi è necessario gesti- re una serie di requisiti molto diversificati per quel che concerne la potenza, non solo relativamente alla vasta gamma di sorgenti disponibili – fotovoltaica, energia prodotta mediante tecniche di energy har- vesting (accumulo e riutilizzo dell’energia), batterie, PoE (Power over Ethernet), induttiva, alimentazione da rete – ma anche alle specifiche da soddisfare per ciascun terminale di alimentazione. Le innovazioni del settore dei semiconduttori, dal canto loro, han- no contribuito a creare una altrettanto diversificata serie di richieste per quel che concerne la potenza erogata (power budget): essa deve essere fornita sia ai dispositivi SoC wireless a bassissima dissipazione (ULP) che sfruttano tecniche di energy harvesting, sia ai molteplici terminali di alimentazione a elevata corrente che richiedono l’avviamento sequenziale, come accade nel caso dei processori che eseguo- no processi inferenziali e degli FPGA che richiedono grosse risorse di calcolo (compute intensive). Il problema dei transitori e delle interferenze EMI Su un terminale di alimentazione i transitori posso- no essere generati da una molteplicità di sorgenti. La commutazione ad alta velocità (dv/dt), un meto- do utilizzato per gli azionamenti industriali, provoca transitori di dimensioni significative che, nel caso non venissero soppresse mediante i filtri formati da componenti passivi, potrebbero causare danni per- manenti ai transistor di commutazione e ai circuiti e driver associati. Numerosi alimentatori utilizzano una topologia a commutazione – come ad esempio buck, boost o buck-boost – per convertire le tensio- ne di ingresso nella tensione (o tensioni) di uscita desiderata/e. Anche se questo approccio per la con- versione di potenza è alquanto diffuso, efficiente e ampiamente sperimentato, il processo di commuta- zione può creare interferenze EMI che vengono in- Un’analisi dei fattori da valutare per una gestione efficiente della potenza Mark Patrick Mouser Electronics In questo articolo verranno evidenziate alcune delle principali sfide che i progettisti di sistemi di potenza devono affrontare, con particolare enfasi su alcuni aspetti tra cui gestione del rumore di conversione, problematiche di produzione e certificazione e necessità di “comprimere” ulteriormente gli ingombri a bordo della scheda PCB