“Il tempo è denaro”: questo consiglio di Benijamin Franklin datato due secoli orsono è in realtà un concetto con radici ancora più antiche. Il valore del tempo è stato oggetto di disquisizioni filosofiche fin dai tempi dell’antica Grecia: Teofrasto, allievo prediletto e successo di Aristotele, già poneva in correlazione tempo e denaro. In epoca più tarda, durante l’impero romano, Lucio Anneo Seneca ha contribuito ad ampliare il dibattito relativo al valore del tempo nei suoi studi sulla “De brevitate vitae”.
Ora, con un ardito balzo temporale, si vuole cercare di valutare in che modo questi concetti di “tempo” hanno influenzato l’ambito lavorativo dei progettisti e la risposta della data dalla tecnologia a queste esigenze.
In un’era marcatamente consumistica come quella attuale, nell’equazione che delinea la crescita economica il fattore tempo ha acquisito una fondamentale importanza.
Il tempo non è visto solamente come un elemento che va ad aggiungersi ai costi di ingegnerizzazione e produzione, bensì come fattore determinante per una rapida adozione da parte dei consumatori del sempre maggior numero di innovativi prodotti che una società è in grado di proporre sul mercato.
Il concetto di “time to market” permette ai consumatori di soddisfare la loro curiosità e il desiderio di acquistare dispositivi sempre più sofisticati e tecnologicamente avanzati grazie alla disponibilità di nuovi modelli sempre più ricchi di funzionalità e capaci di garantire migliori prestazioni. Questo concetto è applicabile alla più vasta gamma di beni di consumo, dagli spazzolini elettrici agli apparecchi televisivi a pannello piatto. Questa formuletta magica permette di battere sul tempo la concorrenza con l’introduzione in tempi brevi di nuovi dispositivi dalle caratteristiche avanzate. In questo caso il fattore tempo riveste un ruolo fondamentale.
Le divisioni marketing propongono ai consumatori idee concettuali non ancora ingegnerizzare, costringendo i team che appunto si occupano di ingegnerizzazione a ridurre ulteriormente i cicli di progetto. A questo punto è utile valutare l’impatto di questi modelli – ridotti cicli di design e valore aggiunto – sul progettista.
Una tipica scheda elettronica può essere vista come l’unione di quattro blocchi fondamentali: nucleo di elaborazione digitale (microprocessore, Dsp, Fpga, memoria), interfaccia di visualizzazione, catena del segnale (convertitori A/D e D/A, amplificatori) e, ultimo ma non meno importante, sistema di alimentazione (alimentatori switching, regolatori lineari, circuiti per il monitoraggio della tensione). In fase di progettazione, si solito si segue questa sequenza.
L’alimentazione, pertanto, rappresenta l’ultima fase di un progetto, in quanto può essere sviluppata solamente nel momento in cui tutti i requisiti di alimentazione dei blocchi principali sono stati definiti in maniera adeguata.
La progettazione di un alimentatore a commutazione non è così semplice come potrebbe apparire a prima vista in quanto tocca i più svariati aspetti dell’ingegneria: rumore elettromagnetico (EMI), analisi ad anello chiuso, perdite di potenza, analisi termica, stesura del layout e sviluppo della parte magnetica. Il design di un alimentatore non è più appannaggio di un ristretto nucleo di esperti, ma è diventato un compito che qualsiasi progettista di sistemi deve assolvere. Fortunatamente, è disponibile un’ampia gamma di regolatori a commutazione integrati e tool di progettazione che permette di accelerare il processo di design di un sistema di alimentazione.
National Semiconductor è stata la prima azienda a prendere atto di queste esigenze e a introdurre regolatori di utilizzo molto semplice come la famiglia di dispositivi Simple Switcher e tool software come Webench. Quest’ultimo è un tool di progettazione on-line che permette di sviluppare un alimentatore a commutazione completo in quattro semplici fasi: stesura delle specifiche di progetto, scelta del controllore a commutazione più appropriato e dei componenti discreti esterni, simulazione termica ed elettrica e prototipazione finale con la realizzazione di schede di valutazione custom per una rapida verifica.
Questo tool di progettazione on-line disponibile a titolo gratuito può essere utilizzato da tutti gli ingegneri, indipendentemente dal loro livello di conoscenza. Naturalmente, i tool di simulazione di progetto come Webench sono in grado di supportare e semplificare il processo di progettazione di un alimentatore. Esso può essere utilizzato per individuare problemi di progetto e correggerli, a patto che il progettista sia in grado di applicare i concetti e le idee più appropriate. In qualunque modo, i tool di simulazione non potranno mai sostituire interamente il know how ingegneristico: idee appropriate, esperienza personale e competenze specifiche maturate sull’argomento possono in ogni caso accelerare il processo di design
National Semiconductor e il suo team di esperti nella progettazione di sistemi di alimentazione sviluppano su base continuativa materiale didattico, corsi sulle problematiche dell’alimentazione e tool di addestramento on-line per stimolare lo sviluppo autonomo da parte degli ingeneri e innalzare il livello di conoscenza in questo settore.
Per accelerare il processo di progettazione di qualsiasi dispositivo elettronico è necessario fondere in maniera armoniosa tre elementi fondamentali: circuiti integrati appropriati, tool di supporto per il design e conoscenze.
Oltre a un’ampia gamma di regolatori switching, National Semiconductor può mettere in campo tool di simulazione on-line come Webench, materiale didattico (Analog University), corsi tecnici per la progettazione di alimentatori oltre a innumerevoli note applicative. Lo scopo è garantire il miglior risultato nel minor tempo possibile con l’offerta non solo di silicio, ma anche di un’ampia gamma di servizi di supporto.
”Time is money” was said by the father of all Yankees, Benjamin Franklin. Well before Franklin many philosophers discussed about the value of time:
during the antic Greek period, Teofrasto, follower of Aristotle considered the time as value in term of money. During the antic roman empire, Lucio Anneo Seneca extended the debate about the value of time whit his study on “De brevitate vitae”, the shortness of life.
How these concepts of time had influenced the working environmental of design engineer? And how the technology responds to these needs?
The new era of “consumer supply” introduces a fundamental factor on the equation of economic growth: the “time factor”.
Time is not only seen as an additional factor for engineering and production cost, but mainly the success key for fast consumers adoption, determined by the quantities of innovative products that the company is able to launch in the market.
”Time to market” allows Consumers to satisfy their curiosity and desire of buying even more technologically sophisticated devices by the continuous introduction of new models with new features and better performance. This applies to any electronic goods, from a simple electric toothbrush to an expensive flat panel TV. The “magic formula” represents an heat start on competitors with the introduction of new devices with advanced features that should be released faster. Here the “time factor” plays a fundamental role.
Aggressive marketing teams sell to the market concept ideas that are not engineered yet, putting more and more pressure on the engineering department for fast design cycles.
How do these “fast designs” and “adding value” models translate to a design engineer?
If we can generalize a typical electronic board design, it can be split in four general blocks: digital processing core (microprocessor, DSP, FPGA, memory), display interface, signal path ( DAC/ADC converters, amplifiers) and, last but
not least, the power supply system (switching power supply, linear regulator, voltage monitors); usually selected and designed in the same order.
The power supply is usually the last part of the design, since it can be developed only when all the power requirements of the main blocks are well defined.
Designing a switching power supply is not as simple as it seems, since it embraces all the aspects of engineering: EMI noise, close loop analysis, power losses, thermal analysis, layout issues, magnetic design.
Power supply design is not longer the responsibility of experts, but can become a task for any system designer. Fortunately, a wide selection of integrated switching regulators and design tools are available to simplify and accelerate the design process of a power supply.
National Semiconductor, the market leader in power management, is the first company that recognized these needs by providing easy-to-use regulators such as its Simple Switcher product family and software tools like WEBENCH.
WEBENCH is an online design tool that allows the design of a complete switching power supply in four simple steps, from design specification, selection of the most appropriate switching controller and discrete external components, electrical and thermal simulation and final prototype with custom evaluation boards for fast bench verification.
This free online tool is intended to be used by engineers of all levels of expertise. Of course, design simulation tools such as WEBENCH can support and facilitate the design process of a power supply. It can be used to discover design problems and correct them, as long as the engineer is capable to apply the most appropriate thinking. However, engineering know-how will never be completely replaced by simulation tools; appropriate thinking, personal experience and deep knowledge on the specific subject can expedite the optimization process of the design.
National Semiconductor and its power supply design expertise are continuing to develop training material, power courses and on-line training tools to stimulate the self-development of engineers and raise the knowledge in the power field.
The key of a fast engineering design process of any electronic device is the right combination of: suitable IC technology, design supporting tools and knowledge.
Besides a wide selection of switching regulators, National Semiconductor provide on line simulation tools such as WEBENCH, training material (Analog University), Power Design Technical Courses, useful design application notes.
The ambition is to grant the best outcome in the shortest possible time offering not just silicon but also valuable services.
Reference:
– Power platitudes vs the real world, Wanda Garret, National Semiconductor
– Intelligent power management methods and trends, Michele Sclocchi National semiconductor, prof. Nicola Femia University of Salerno
– “The cost of time”, Harald Winrich
* WEBENCH and WEBTHERM is a product of National Semiconductor corp.