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ziende
POWER MANAGEMENT
EON
ews
n.
565
-
giugno
2013
23
considerazione. Nel caso si
utilizzino regolatori analogici
e risulti necessario modifi-
care un qualunque aspetto
del circuito di potenza è ne-
cessario procedere a un re-
design della scheda con tutti
gli svantaggi che ciò com-
porta - necessità di avere a
stock un maggior numero di
componenti e tempi lunghi
per apportare le modifiche
richieste. Se il controllore per
la gestione della potenza sia
di tipo programmabile, nel
nostro caso attraverso un to-
ol di progettazione software
corredato da una semplice
GUI, è possibile eliminare
tutti questi problemi. L’utiliz-
zatore può regolare in tempi
brevi i terminali di tensione,
impostare una messa in se-
quenza accurata della poten-
za, implementare il monito-
raggio di correnti e tensioni e
programmare la gestione dei
guasti condizionali.
Nel momento in cui procede
lo sviluppo di un sistema ri-
sulta molto semplice adattare
il sistema di potenza al fine
di tener contro delle modifi-
che: la gestione della poten-
za programmabile può quindi
contribuire in maniera consi-
derevole a ridurre il time-to-
market per i nuovi prodotti. In
Exar siamo riusciti ad andare
oltre, prendendo in conside-
razione tutte quelle situazio-
ni in cui gli utenti desiderino
apportare lievi modifiche alle
apparecchiature già installate
sul campo per migliorarne le
prestazioni. Il controllo della
potenza programmabile fa-
cilita questo tipo di supporto
sul campo. Un semplice ag-
giornamento firmware, fornito
attraverso un’interfaccia I
2
C
integrata sul controllore di
potenza, può essere utilizza-
to, ad esempio, per aumen-
tare la tensione di un termi-
nale di alimentazione da 1,2
a 1,3V al fine di migliorare
le prestazioni della sezione
del sistema alimentata trami-
te questa tensione. La mag-
gior parte dei progettisti è
conscia del fatto che le cifre
relative alla tensione nomina-
le di alimentazione riportate
nei datasheet dei dispositivi
a semiconduttore non sono
sempre quelle che garanti-
scono le migliori prestazioni
in una specifica applicazione.
Oltre ai vantaggi menzio-
nati, i controllori di potenza
programmabili consentono
di minimizzare il consumo
di energia di un sistema in
tutte le condizioni di carico.
Si tratta di un aspetto di no-
tevole importanza in quan-
to molti sistemi operano per
la maggior parte del tempo
in condizioni ben al di sotto
di quella di pieno carico. Per
esempio, un data center ope-
ra in condizioni molto pros-
sime a quelle di pieno carico
solamente nel momento in
cui il throughput dei dati è
massimo.
Una situazione questa che
può verificarsi per un perio-
do pari al 10% del tempo to-
tale di funzionamento. Per
il restante 90% del tempo
è necessario minimizzare i
consumi di energia. Le archi-
tetture di potenza distribuite
che utilizzando convertitori
POL (Point-Of-Load) e con-
trollori programmabili danno
la possibilità di espletare tale
compito.
La gestione della potenza si
sta spostando non solo verso
il mondo digitale, ma soprat-
tutto verso la programmabili-
tà. Grazie a strumenti adatti
a semplificare la program-
mazione, i progettisti analo-
gici stanno imparando ad ap-
prezzando in misura sempre
maggiore il mondo digitale e
a non rifuggire da esso.
I
l mercato del power mana-
gement, anche se non di fa-
cile definizione, genera per
i chip un volume d’affari va-
lutabile intorno ai 15 miliardi
di dollari. Il mercato di de-
stinazione dei prodotti
può essere stimato in circa 1
miliardo di dollari e compren-
de dispositivi analogici e a
segnali misti, alcuni dei quali
caratterizzati da un forte con-
tenuto digitale. Negli ultimi
anni uno degli sviluppi più in-
teressanti è stata la crescita
dei controllori di potenza pro-
grammabili che utilizzano la
tecnologia digitale. Seppure
esista una certa riluttanza da
parte dei progettisti analogici
ad adottare dispositivi digi-
tali, i vantaggi della gestione
digitale della potenza sono
così evidenti da non poter
più essere ignorati. Questa
categoria di prodotto è par-
ticolarmente interessante
per Exar in quanto l’azienda
può vantare un know how di
prim’ordine nel campo del-
le tecnologie analogiche e
digitali. Dal nostro di vista
non privilegiamo l’una ri-
spetto all’altra: l’obbiettivo di
Exar è sviluppare silicio che
garantisca i migliori livelli di
funzionalità ed efficienza per
gli utenti che operano preva-
lentemente nei settori delle
comunicazioni e industriali.
Si prendano ad esempio in
considerazione progetti che
utilizzano FPGA, DSP, pro-
cessori applicativi, media
processor o microcontrollori.
Essi richiedono solitamente
differenti terminali di alimen-
tazione: 5V per la parte ana-
logica, 3,3 per quella digitale,
da 1,5 a 2,5V per le memorie
e 1V per i core o il core del
processore.
Per erogare questi differenti
livelli di tensione utilizzan-
do regolatori analogici sono
necessari numerosi compo-
nenti e un notevole spazio
a bordo della scheda. Ciò
si traduce in una maggiore
complessità e in vincoli molto
severi al procedere dello svi-
luppo del sistema.
Un controllore per la gestio-
ne della potenza digitale
programmabile permette di
ridurre drasticamente nu-
mero di componenti richie-
sti e costi di produzione.
Per esempio, un controllore
a commutazione program-
mabile della nostra famiglia
XRP77xx può costituire la
base di un circuito di control-
lo della potenza a 4 termina-
li che utilizza solamente 33
componenti. Il chip è ospitato
in un package TQFN40 (di
dimensioni pari a 6x6mm) e,
in funzione del componente
scelto, la tensione di ingres-
so può variare nell’intervallo
compreso tra 4,75 e 25V con
uscite configurabili dall’uten-
te comprese tra 0,6 e 5,5V.
Una funzionalità analoga im-
plementata mediante un cir-
cuito analogico richiedereb-
be un numero di componenti
quattro volte superiore: esso
risulterebbe intrinsecamen-
te meno affidabile e sarebbe
contraddistinto da prestazio-
ni inferiori e da un numero
ridotto di caratteristiche. L’in-
tegrazione funzionale non è
il solo aspetto da tenere in
I progettisti analogici apprezzano
i vantaggi della programmabilità
Quello del power management è un settore destinato
a una crescita esponenziale grazie alla sempre maggiore attenzione
a tematiche quali i costi dell’energia e la tutela dell’ambiente
J
ames
L
ougheed
James
Lougheed,
vice president
power
management &
ams products
di Exar
