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ELETTRONICA OGGI 504 - SETTEMBRE 2022 17 COVER STORY I dispositivi che compaiono nella maggior parte delle discussioni sull’energy harvesting appartengono alla famiglia di prodotti ADP509x (in figura 6 è riportato lo schema a blocchi di ADP5090) e LTC3108, che possono supportare un’ampia gamma di sorgenti di energy harvesting con molteplici percorsi di alimentazione e opzioni per programmare la gestione della carica che offrono la massima flessibilità di progetto. Per alimentare l’ADP509x, è possibile utilizzare unamoltitudine di fonti di energia, ma è altrettanto possibile estrarre energia da tali sorgenti per caricare una batteria o alimentare un carico del sistema. Per alimentare il nodo IoT è possibile utilizzare qualsiasi fonte, dall’energia solare (sia in interni che in esterni) ai generatori termoelettrici che ricavano l’energia termica dal calore corporeo nelle applicazioni indossabili, o dal calore di un motore. Un’altra opzione è quella di raccogliere l’energia da una sorgente piezoelettrica, che aggiunge un ulteriore livello di flessibilità; è un’ottima opzione per estrarre energia, ad esempio, da un motore in funzione. Un altro dispositivo in grado di essere alimentato da una sorgente piezoelettrica è l’ADP5304, che funziona con una corrente a riposo molto bassa (260 nA tipici a vuoto), il che lo rende ideale per le applicazioni di energy harvesting low-power. Il data sheet scheda illustra un tipico circuito applicativo di recupero energetico (Fig. 7), alimentato da una sorgente piezoelettrica e utilizzato per fornire alimentazione a un ADC o a un IC RF. Gestione dell’energia Un’altra area che dovrebbe far parte di qualsiasi discussione relativa ad applicazioni con un budget di alimentazione limitato è la gestione dell’energia. Per prima cosa è necessario calcolare la potenza necessaria per l’applicazione, prima di esaminare le diverse soluzioni di gestione energetica. Questa fase essenziale aiuta i progettisti a comprendere quali sono i componenti chiave utilizzati nel sistema e quanta energia richiedono. Ciò influisce sulla loro scelta di indirizzarsi verso una batteria primaria, una batteria ricaricabile, un sistema di energy harvesting o una combinazione di questi metodi di alimentazione. Un altro dettaglio importante nella gestione dell’energia è la frequenza con cui il dispositivo IoT raccoglie un segnale e lo invia al sistema centrale o al cloud, che ha un forte impatto sui consumi complessivi. Una tecnica comune consiste nell’utilizzo dell’energia in “duty cycle” o nell’allungamento dell’intervallo di tempo tra i risvegli del dispositivo per la raccolta e/o l’invio di dati. Anche l’uso della modalità di standby su ogni dispositivo elettronico (se disponibile) è uno strumento che può risultare utile, quando si cerca di gestire il consumo energetico del sistema. Come in tutte le applicazioni elettroniche, è importante prendere in considerazione la sezione di gestione alimentazione del circuito il più presto possibile. Ciò è ancora più importante in applicazioni con vincoli di alimentazione come l’IoT. Lo sviluppo di un budget energetico fin dalle prime fasi del processo può aiutare il progettista di sistema a identificare il percorso più efficiente e i dispositivi più adatti a rispondere alle sfide poste da queste applicazioni, ottenendo comunque un’elevata efficienza energetica in una soluzione di dimensioni ridotte. BIBLIOGRAFIA Dostal, Frederik. “New Advances in Energy Harvesting Power Conversion.” Analog Dialogue, Vol. 49, No. 3, September 2015. Knoth, Steve. “Simple Battery Charger ICs for Any Chemistry.” Analog Dialogue, Vol. 53, No. 1, January 2019. Murphy, Grainne. “Internet of Things (IoT): What’s Next.” Analog Devices, Inc., January 2018. Pantely, Zachary. “One-Size-Fits-All Battery Charger.” Analog Devices, Inc., September 2018.