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ELETTRONICA OGGI 504 - SETTEMBRE 2022 14 COVER STORY fase di progetto, per garantire una capacità sufficiente a raggiungere la durata richiesta, molto spesso superiore a 10 anni. Tuttavia il sovradimensionamento comporta un aumento di costo e dimensioni, per cui è estremamente importante non solo ottimizzare il consumo di energia, ma anche ridurne al minimo l’utilizzo, per installare la batteria più piccola possibile che soddisfi comunque i requisiti di progetto. Alimentazione nell’IoT Ai fini di questa discussione, le fonti di alimentazione per le applicazioni IoT possono essere considerate in tre possibili scenari: • Dispositivi basati su batterie non ricaricabili (batterie primarie) • Dispositivi che richiedono batterie ricaricabili • Dispositivi alimentati mediante recupero energetico Queste fonti possono essere usate singolarmente o, in alternativa, combinate se l’applicazione lo richiede. Applicazioni a batteria primaria Tutti sono a conoscenza delle diverse applicazioni a batteria primaria, definite anche come “applicazioni a batteria non ricaricabile”. Vengono utilizzate nei casi in cui il dispositivo viene alimentato solo occasionalmente, cioè viene acceso di tanto in tanto prima di tornare in una modalità di “deep-sleep”, in cui l’assorbimento di energia è minimo. Il vantaggio principale dell’utilizzo di questa fonte di alimentazione è che offre un’elevata densità di energia e richiede un progetto più semplice, in quanto non è necessario inserire circuiti di carica/gestione della batteria; inoltre ha un costo inferiore, in quanto le batterie sono più economiche e servonomeno componenti elettronici. Si adattano bene alle applicazioni low-cost e a basso consumo energetico, ma dato che queste batterie hannounadurata limitatanonsonoadattealleapplicazioni in cui il consumo di energia è un po’ più elevato, il che comporta un costo sia per la batteria di ricambio che per il tecnico di assistenza che deve sostituirla. Considerate un’installazione IoT di grandi dimensioni, con molti nodi. Quando un tecnico è sul posto per sostituire la batteria di un dispositivo, molto spesso finisce col sostituirle tutte in una sola volta, per risparmiare sul costo dellamanodopera.Naturalmentequestoèunosprecochesi aggiunge al problema globale dei rifiuti. Inoltre, le batterie non ricaricabili forniscono solo il 2% circa dell’energia utilizzata per la loro produzione. Il 98% di energia sprecata le rende una fonte di energia decisamente antieconomica. Ovviamente trovano una collocazione nelle applicazioni basate sull’IoT. Il loro costo iniziale relativamente basso le rende ideali per le applicazioni a consumo più basso. Ne Fig. 3 – Tensione/corrente di carica rispetto al tempo Fig. 4 – L’LTC4162, un carica batteria buck da 3,2 A esistono moltissimi tipi di varie dimensioni e, dato che non hanno bisogno di elettronica aggiuntiva per la carica o la gestione, rappresentano una soluzione semplice. Dal punto di vista della progettazione, la sfida principale consiste nello sfruttare al meglio l’energia resa disponibile da queste piccole fonti di alimentazione. A questo scopo, è necessario dedicare molto tempo alla creazione di un piano energetico per garantire che la vita utile della batteria venga massimizzata, con l’obiettivo comune di una durata di 10 anni. Per applicazioni a batteria primaria, è opportuno prendere in considerazione due componenti della nostra famiglia di prodotti nanopower - il contatore coulomb nanopower LTC3337 e il regolatore buck nanopower LTC3336, illustrati in figura 1.