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593

gennaio

2016

presenti prodotti di differenti

costruttori è l’adozione sempre

più diffusa del controllo digi-

tale. Così come un protocollo

comune – il protocollo Internet

– ha permesso la comunicazio-

ne tra una pluralità di sistemi,

AMP mette a disposizione un

linguaggio digitale comune tra

i convertitori DC-DC. La comu-

nicazione attraverso PMBus, a

sua volta, assicura un collega-

mento molto stretto tra l’unità

per la gestione del sistema e

ciascun dispositivo di

potenza presente nello

chassis.

EONews:

Quale sarà

la sfida più importan-

te da affrontare per il

prossimo anno?

Mar tin Hägerdal:

Sebbene abbia dimo-

strato la propria effica-

cia per molti decenni,

il controllo PWM (Pul-

se Width Modulation) di tipo

analogico è arrivato al capoli-

nea. La stabilità è un aspetto di

fondamentale importanza nel

progetto dell’anello di control-

lo di ogni convertitore basato

sulla modulazione PWM ana-

logica. Ma la stabilità spesso

va a discapito delle flessibilità

e della rapidità di risposta. Gli

alimentatori a commutazione

basati su tecniche di controllo

analogiche utilizzano spesso

una rete di compensazione per

regolare la risposta in frequen-

za dell’anello in modo da ga-

rantire un’eccellente risposta ai

transitori senza compromettere

la stabilità. Il progetto di questa

rete di compensazione può es-

sere un’operazione molto lun-

ga e richiede in genere molti

tentativi.

L’elaborazione digitale permet-

te di sfruttare algoritmi caratte-

rizzati da una maggiore rapidità

di risposta per la regolazione

DC-DC, consentendo di valu-

tare un ampio spettro di strate-

gie per l’algoritmo di controllo.

Queste possono essere adat-

tate più facilmente alle specifi-

che esigenze della particolare

applicazione di potenza presa

in considerazione perché la

maggior parte delle operazioni

di regolazione vengono svolte

via software. Le più avanzate

tecniche di controllo permetto-

no anche di ridurre il numero di

componenti richiesto per il fil-

traggio dell’uscita ottimizzando

in tal modo gli ingombri a bordo

della scheda PCB, un fattore

chiave in tutte quelle situazioni

in cui risulta necessario instal-

lare più convertitori DC-DC in

parallelo per supportare livelli

di corrente uguali o

superiori a 500A su

un singolo blade.

Con il controllo digita-

le il software può uti-

lizzare i modelli dell’e-

lettronica utilizzata nei

convertitori e caricarli

per effettuare un’a-

nalisi più dettagliata

delle esigenze del si-

stema. Una migliore

corrispondenza

tra

modello e comportamento as-

sicura un controllo più preciso

e, nel caso dei convertitori DC-

DC come ad esempio il mod.

BMR46x, permette di ridurre il

numero di componenti passivi

esterni richiesti. Le caratteristi-

che a livello di sistema, come

ad esempio, la corrente di on-

dulazione ammissibile (ripple)

possono essere analizzate e

regolate utilizzando il tool sof-

tware EPD (Ericsson Power

Designer), grazie al quale è

possibile scegliere i condensa-

tori di filtraggio più idonei.

Gli standard come quelli svi-

luppati dal consorzio AMP

(Architects of Modern Power),

del quale Ericsson è uno dei

membri fondatori, semplificano

l’interazione richiesta tra i con-

vertitori di potenza presenti nel

sistema. L’obbiettivo di questo

EONews:

Quale sarà l’anda-

mento del mercato della po-

tenza nel 2016?

Martin Hägerdal:

Nel 2016

saranno disponibili processori

per server con oltre 20 core su

un singolo chip e il supporto

per memorie DDR4 di ultima

generazione a bassa tensione.

I progettisti dovranno operare

su server con processori equi-

paggiati con 30 core. In molti

sistemi questi dispositivi con

molteplici core saranno abbi-

nati con altre architetture pro-

cessore allo scopo di ottimiz-

zare il throughput sia nei data

center sia in numerose altre

applicazioni di comunicazione.

I due settori stanno rapidamen-

te convergendo in quanto I pro-

duttori di sistemi di comunica-

zione utilizzano le architetture

tipiche dei data center per per

supportare la migrazioni verso

architetture di tipo SDN (Sof-

tware-Defined

Networking).

L’integrazione di FPGA (Field-

Programmable Gate Array),

GPU (Graphics Processing

Unit) e acceleratori custom con

CPU (Central Processing Unit)

dotate di molteplici core è un

chiaro segnale della crescente

focalizzazione sull’efficienza

energetica per quanto riguarda

sia i data center sia le applica-

zioni di comunicazione.

I nuovi progetti richiedono non

solo elevate densità di energia

e basse tensioni, ma anche

il controllo preciso di ciascun

terminale (rail) di tensione e la

possibilità di restire molti termi-

nali in modo indipendente nel

punto di carico (PoL – Point of

Load).

A causa della diminuzione delle

tensioni di alimentazione a va-

lori inferiori a 1V, è necessario

poter disporre di correnti di ele-

vata intensità, fatto questo che

impone severi oneri sulle pre-

stazioni dei convertitori DC-DC

che alimentano i SoC (Systems

on Chip) sia in condizioni di sta-

to stazionario sia per quel che

concerne l’adattamento ai fe-

nomeni transitori. A causa degli

elevati livelli di corrente, è ne-

cessario che numerosi conver-

titori operino in sinergia e siano

in grado di adattarsi ai requisiti

del sistema target.

Poiché alcuni rail richiedono

livelli molto elevati di corrente,

è necessario l’accoppiamen-

to di più convertitori DC-DC

utilizzando tecniche di “phase

spreading” per ottimizzare la

potenza e garantire elevati livel-

li di efficienza. Mediante lo sfa-

samento delle uscite di più con-

vertitori, il carico può assorbire

elevati picchi di corrente senza

produrre alti picchi di interfe-

renze elettromagnetiche che si

potrebbero generare utilizzan-

do architetture di commutazio-

ne a fase singola. Grazie alla

tecnica di “phase spreading” è

possibile garantire una maggio-

re efficienza in presenza di ca-

richi di valore ridotto poiché le

fasi possono essere disattiva-

te nel momento in cui l’attività

del sistema è ridotta e richiede

quindi una corrente inferiore. Si

tratta di una caratteristica di vi-

tale importanza in molti sistemi

centrali poiché il sistema ope-

rativo disattiverà i core non uti-

lizzati per risparmiare energia,

riattivandoli solamente nel mo-

mento in cui variano le richieste

da parte del software.

Il fattore che permette di ottene-

re un elevato livello di efficien-

za in un ambiente dove sono

Mercato della Potenza: EONEWS ha intervistato

Martin Hägerdal, President, Ericsson Power Modules

Power forecast:

Ericsson

Power Modules

othar

aier

MARTIN

HÄGERDAL,

President,

Ericsson Power

Modules