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TEcnOlOgIE & aPPlIcazIOnI

sMps: componente chiave

nei “sistema elaborazione dati”

I
lFrancesco Di Domenico
vitaInfineon Technologies I tre stadi di un SMPS AC/DC Figura 1

sionertphone, un utilizzo
maggiore di internet, l’aumento
di trasporti e di veicoli a trazione

elettrica, l’illuminazione intelligente
e, in generale, un maggior consumo

di energia elettrica.

L’elettronica di potenza è la scienza

che studia i modi di convertire l’ener-
gia elettrica nelle forme tipicamente

utilizzate nella vita quotidiana. Un
moderno sistema di conversione
di potenza è costituito da fonte di Fonte: Infineon

energia, carico elettrico, circuito
di calcolo, dove ciascun alimenta- semiconduttore. Più recentemente, elettronico di potenza e funzioni di

tore è generalmente utilizzato in l’ottica della progettazione è passata controllo. Sulla base delle informazio-
una conigurazione in parallelo N+1 da uno scenario basato sul dispositivo ni dalla sorgente e dal carico,
con ridondanza, in modo che possa a uno basato sull’applicazione (“inge- i circuiti di comando determinano

funzionare la maggior parte del tempo gneria di sistema”). Questa transizione come devono operare gli interruttori
con carico molto più vicino al 10 % è stata innescata principalmente dal per ottenere la conversione deside-

che al 100%. fatto che esistono già semiconduttori rata.
avanzati con livelli di potenza adatti Questo è il principio di funzionamen-
In passato, la crescente necessità di a quasi tutte le applicazioni di largo to di un alimentatore SmPS (Switch

eicienza era principalmente deter- interesse. Mode Power Supply) che utilizza
minata dalla dificoltà a dissipare il interruttori ad alta frequenza (nella

calore a pieno carico. Di conseguenza, pratica transistor) per mantenere la
massimizzare l’eficienza a pieno cari- tensione di uscita regolata. “Da un approccio basato sul dispositivo
co era il requisito più importante. Un SMPS AC/DC è un sistema costi-
a uno basato sull’applicazione”
Più di recente, la diffusione dell’elet- tuito da tre stadi principali, come
tronica di consumo e di strumenta- mostrato in Figura 1, nel caso di una

zione per il trattamento dei dati ha L’efficienza e la densità di potenza tipica applicazione per server.
spinto all’introduzione dei requisiti sono sempre più importanti nella
inalizzati all’ottimizzazione del fun- progettazione di un SMPS, soprattutto

zionamento a basso carico. nelle applicazioni di calcolo informa- comPonenTi loGici
Rispondere a queste esigenze pone tico. La Figura 2 mostra il livello di ed efficienza

grandi side alla progettazione di ali- efficienza più tipico in questo ambito, In ognuno di questi tre stadi,
mentatori sia per i costruttori sia per lo standard 80Plus, che issa i requisi- il ruolo dell’elettronica di potenza
i fornitori di semiconduttori. ti minimi di efficienza in condizioni di o dei componenti logici basati su

funzionamento tipico (al 20, al 50 e al semiconduttori è fondamentale:
100 % del carico). MOSFET di potenza ad alta tensione,
QUeSTione di coSTi
diodo e controllori del PFC e stadi
Un moderno sistema elaborazione Il più recente standard, il Titanium, PWM/risonanti, MOSFET di potenza a
dati si presenta come una serie di prescrive un requisito di eficienza bassa tensione o diodi nello stadio di

“rack”; in ogni “cassetto” troviamo anche al 10% di carico, quindi con rettificazione. La storia dell’elettroni-
un server e in ogni server troviamo un carico molto basso: ciò è coerente con ca di potenza, infatti, è strettamente

SMPS (Figura 3): quindi, all’interno il funzionamento dei moderni sistemi legata ai progressi nei dispositivi a

REPORT POWER n. 01/2014

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