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EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2023 XXVIII Power Le altre due modalità rappresentano un compromesso. La carica a corrente costante è il metodo più veloce, ma rischia di danneggiare la batteria in quanto comporta li- velli di corrente più elevati che possono causare un sur- riscaldamento. Per questo motivo, i regolatori di carica della batteria includono ingressi per il rilevamento della temperatura per limitare la potenza nel caso il calore di- ventasse eccessivo. In genere, quando la batteria si avvi- cina alla carica completa, il controller di carica passa alla modalità a tensione costante. Questo evita il surriscalda- mento e contribuisce a migliorare la durata della batteria, ma rallenta notevolmente il processo di carica. Un migliore controllo della carica offre altri vantaggi. Permette di ottimizzare le dimensioni e il peso dell’inte- ro sistema, non solo per quanto riguarda la batteria, ma anche per i circuiti di alimentazione. Alcuni controllori di carica sono caratterizzati da un elevato grado di inte- grazione. MC34674 di NXP Semiconductors, a esempio,è un caricabatterie completamente integrato per batterie agli ioni di litio e ai polimeri di litio a cella singola, otti- mizzato per le applicazioni da viaggio, che richiede solo un LED esterno per l’indicazione dello stato di carica, due condensatori di disaccoppiamento e un circuito termi- store con un collegamento per rilevare la temperatura della batteria. Caricabatterie e conversione di tensione per l’erogazione di energia La stessa esigenza di un’elevata integrazione con pochi componenti passivi vale per i convertitori CC/CC che sa- ranno utilizzati per condizionare l’alimentazione ed ero- garla ai vari dispositivi del sistema, che possono avere requisiti specifici di tensione e corrente. L’elevato nume- ro di terminali (rail) di alimentazione che possono essere necessari anche in dispositivi palmari di dimensioni re- lativamente ridotte, che vanno da 1 V di un system-on-a- chip (SoC) digitale fino a 12 V (o più) per gli I/O analogici, impone un’implementazione compatta. Utilizzando un minor numero di componenti passivi esterni e riducen- do le perdite di conversione, i circuiti del caricabatterie e del regolatore possono risultare più piccoli e funziona- re senza ingombranti dissipatori di calore sui transistor di potenza, dando vita a progetti di sistema compatti ed efficienti. Componenti come MAX77960B e MAX77961B contribuiscono a migliorare la densità grazie alla possi- bilità di operare come convertitori buck oltre che come caricabatterie: forniscono energia al sistema portatile finché la tensione erogata dalla batteria non risulta su- periore alla tensione di uscita desiderata. Sia che si tratti di batterie ricaricabili o non ricaricabi- li, la tensione della batteria diminuisce man mano che le celle si scaricano (Fig. 1). Se la tensione scende al di sotto dell’intervallo operativo del convertitore, la carica resi- dua della batteria rimane inutilizzata, con conseguen- te diminuzione dei tempi di autonomia rispetto a quelli previsti. L’uso della conversione CC/CC con funziona- mento buck e boost consente di estrarre la massima ca- rica possibile. La capacità di supportare modalità di spegnimento a bas- so consumo energetico è fondamentale nei dispositivi IoT (Internet of Things), come i sensori ambientali e i dispo- sitivi indossabili sviluppati per monitorare la salute e il benessere. Questi dispositivi restano nello stato di “sle- ep” per lunghi periodi e “si svegliano” per una frazione di secondo prima di passare nuovamente inmodalità sle- ep. Con duty cycle così bassi, una bassa corrente di riposo (quiescent current) all’interno dell’intero sistema, com- presa quella del circuito di gestione dell’alimentazione, è di fondamentale importanza. Il convertitore buck-boost MAX710ESE+ sviluppato da Maxim, ad esempio, consen- te di utilizzare solo il sottosistema del regolatore lineare durante tali modalità di sospensione per limitare il con- sumo di corrente ed evitare di scaricare la batteria du- rante lunghi periodi di inattività. Monitoraggio e gestione delle batterie In molte applicazioni è altrettanto importante sapere quanta carica rimane e controllare il flusso di corrente da ciascuna cella di un pacco. Per i sistemi automobili- stici, la combinazione di questi due elementi può essere cruciale, in quanto i conducenti non vogliono rimanere a piedi lontano da un punto di ricarica nel caso la sti- ma fosse sbagliata o un bilanciamento errato portasse a un’erogazione di tensione insufficiente perché diverse Fig. 1 – Caratteristiche della corrente di scarica - Il grafico mostra la tensione di uscita in funzione del tempo durante la scarica di una batteria (Fonte: https://www.farnell.com/ datasheets/2305652.pdf )