EONews_585

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EONews n. 585 - aprile 2015
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sione del bus intermedio può
essere modificata in maniera
dinamica al variare del carico,
incrementando in tal modo
l’efficienza di conversione gra-
zie alla diminuzione della ten-
sione di ingresso dei converti-
tori POL in condizioni di carico
ridotto.
Il concetto di potenza digitale,
in special modo nei sistemi
distribuiti, è stato ampiamente
adottato in settori quali teleco-
municazioni, data networking
e storage. L’avvento di nuove
tecnologie si è tradotto in nu-
ove opportunità che potreb-
bero rivelarsi particolarmente
interessanti per le soluzioni di
potenza digitali. Una recente
condotta da IHS ha
identificato le 10 tecnologie
che trasformeranno il mondo
nei prossimi 5 anni. Nella clas-
sifica stilata dalla società di ri-
cerca il secondo posto è stato
assegnato a “Cloud comput-
ing e big data”: IHS ha stimato
che la spesa IT globale per le
architetture basate su cloud è
destinata a raddoppiare, pas-
sando dai 115 miliardi di dollari
del 2012 ai 230 miliardi previsti
per il 2017. Al primo posto vi
è “The Internet of everything”,
una tecnologia grazie alla qua-
le nel 2024 saranno 86 miliardi
i dispositivi connessi a Inter-
net, contro poco meno di 20
milioni del 2014 (vedi Fig.).
Cloud computing e IoT sono
entrambe applicazioni intima-
mente legate ai data center
che ospitano un gran numero
di server i quali necessitano
delle caratteristiche – efficien-
za, semplicità e gestione della
potenza – tipiche delle poten-
za digitale. Sulla base delle
proiezioni di IHS l’utilizzo della
potenza digitale aumenterà
in maniera significativa nella
prossima decade.
L’importanza degli standard
Di fronte a uno scenario così
roseo, potrebbe essere utile
chiedersi quali potrebbero es-
sere gli ostacoli alla diffusione
della potenza digitale. I limiti
che attualmente frenano una
diffusione su più ampia scala
della potenza digitale sono
la mancanza degli standard
e la disponibilità di soluzi-
oni multi-source (ovvero fornite
da produttori differenti). Con
l’introduzione di un opportuno
stato software, gli standard
relativi agli alimentatori digitali
devono superare l’approccio
tradizionale fin qui seguito
dalle varie associazioni che
prevede la compatibilità sola-
mente a livello meccanico – in
termini dunque di dimensioni,
ingombri e pin-out della sche-
da. Anche la disponibilità di un
protocollo come PMBus per
espletare compiti di comunica-
Tecnologie
Il termine potenza digitale fa
riferimento a tutti quegli ali-
mentatori che utilizzano un
algoritmo digitale per imple-
mentare le funzioni di regola-
zione dell’anello di retroazione
e di controllo. In un periodo di
tempo relativamente breve, la
complessità dei circuiti integra-
ti preposti al controllo digitale è
aumentata considerevolmente
per offrire un’ampia gamma di
funzionalità di supervisione e
di gestione della potenza. Tra
queste si possono annoverare
la messa in sequenza dei ter-
minali (rail) di alimentazione,
protezione (contro sovra/sotto
tensioni sia in ingresso sia in
uscita, sovraccarichi e corto
circuiti, sovratemperatura e
molte altre ancora) e possibili-
tà di effettuare il monitoraggio
dei guasti e la diagnostica da
remoto.
Non deve dunque sorprendere
se le soluzioni di potenza di
natura digitale si vanno sem-
pre più diffondendo ora che il
termine “digitale” non è più una
“parola d’ordine” commerciale
per promuovere la vendita di
nuovi sistemi. La riduzione
sia degli ingombri (footprint)
sulla scheda PCB sia del nu-
mero dei componenti esterni
richiesti è un altro elemento
che favorisce l’aumento della
domanda di alimentatori digi-
tali, non disgiunto dalla dis-
ponibilità di moduli di con-
versione di potenza digitali
standard.
Non va comunque dimenti-
cato il fatto che l’elemento che
più di ogni altro ha contribuito
all’incremento della richiesta
di soluzioni di potenza digitali
è stata l’evoluzione che ha in-
teressato MCU, FPGA e altre
tipologie di circuiti integrati che
si è tradotta in un incremento
del numero di tensioni di ali-
mentazioni richieste; i valori
delle tensioni per il core, inol-
tre, sono sempre minori, il che
comporta un aumento delle
correnti di alimentazione. Un
approccio di tipo tradizionale,
che prevede alimentatori ac-dc
centralizzati, può dar origine a
perdite I2R (per effetto Joule
che avvengono sotto forma di
calore) di notevole entità nei
cablaggi e nelle piste della
scheda PCB. Per questo mo-
tivo sono state sviluppate ar-
chitetture di potenza distribuite
capaci di assicurare elevati liv-
elli di efficienza che utilizzano
convertitori dc-dc di tipo POL
(Point Of Load) digitali che fun-
zionano a partire da tensioni
di bus intermedio più elevate.
Per esempio sono ora dis-
ponibili processori in grado di
assorbire una corrente di 100A
con tensioni di soli 0,6V. Ciò
significa che è necessario un
alimentatore capace non solo
di operare efficacemente in re-
gime stazionario, ma anche di
reagire a frequenti fluttuazioni
di ampie dimensioni del carico:
da qui la necessità di un con-
trollo digitale “intelligente”.
Capacità
di adattamento
La capacità di adattarsi in tem-
po reale alle condizioni opera-
tive è il fattore che più di ogni
altro differenzia gli alimentatori
digitali da quelli analogici. Nel
caso di architetture di potenza
distribuite (DPA - Distributed
Power Architecture) l’anello di
controllo digitale può estender-
si fino a interessare sia il bus
intermedio sia i convertitori
POL. In questo modo la ten-
Potenza digitale:
una crescita inarrestabile
Il termine potenza digitale (digital power) è ormai
entrato nell’uso comune e, a differenza di quel che
accadeva fino a non molti anni fa, il suo significato
non è più ambiguo
Stephen Pimpis
continua a pag.20
Previsioni
circa il numero
di dispositivi
che saranno
connessi a
Internet su
scala mondiale
Stephen
Pimpis,
portavoce
del gruppo
Architects of
Modern Power
eVP Global
Strategic
Product
Marketing
(Murata)