Aumenta, in molti settori applicativi dell'elettronica, la domanda di soluzioni che consentano di semplificare la realizzazione degli alimentatori switching. Da un lato, infatti, i requisiti tecnici divengono sempre più complessi a causa delle molteplici tensioni di alimentazione presenti in un singolo sistema, dall'altro lato la realizzazione della parte “power” è spesso affidata a progettisti digitali, chiamati a cimentarsi con tecnologie a loro poco congeniali. A livello di sistema, inoltre, aumentano le criticità legate alle interferenze elettromagnetiche generate dalle commutazioni, un problema significativo data la crescente densità delle schede. Da alcuni anni l'offerta di National Semiconductor comprende soluzioni finalizzate appunto a semplificare la realizzazione di alimentatori switching: si tratta della gamma Simple Switcher, comprendente tre diverse famiglie di dispositivi (moduli di alimentazione, regolatori, controllori), un apposito software di progettazione (Webench Power Designer) e numerosi progetti di riferimento. La gamma Simple Switcher vede oggi un significativo ampliamento grazie all'aggiunta di dodici nuovi moduli di alimentazione dotati di induttore integrato. Quattro di questi componenti rappresentano un ampliamento della serie preesistente, mentre gli altri otto costituiscono una serie del tutto nuova, caratterizzata dalla possibilità di realizzare soluzioni di alimentazione fino a 60 ampere tramite la suddivisione della corrente. Queste novità sono state presentate a Monaco di Baviera da Alex Chin, direttore della business unit Simple Switcher di National Semiconductor.
I nuovi moduli
Prima di esaminare le innovazioni tecnologiche in maggiore dettaglio, vediamo in breve le caratteristiche principali dei nuovi prodotti. L'ampliamento della prima serie riguarda moduli per correnti di uscita fino a 8 oppure 10 ampere, due dei quali (LMZ13608 e LMZ13610) per tensioni d'ingresso comprese tra 6 e 36 volt, altri due (LMZ12008 e LMZ12010) per tensioni d'ingresso comprese tra 6 e 20 volt. In tutti i casi la tensione d'uscita regolata può variare tra 0,8 e 6 volt. La seconda serie è invece costituita da otto moduli, quattro dei quali (LMZ23608, LMZ23610, LMZ22008 e LMZ22010) caratterizzati da valori di tensione e corrente analoghi ai quatto precedentemente descritti; gli altri quattro, invece, offrono correnti d'uscita di 3 oppure 5 ampere, per tensioni di ingresso di 6-36 volt (LMZ23603 e LMZ23605) oppure 6-20 volt (LMZ22003 e LMZ22005).
I vantaggi del nuovo contenitore
La chiave delle semplificazioni rese possibili dai moduli di alimentazione appartenenti alla gamma Simple Switcher è rappresentata dall'elevato livello di integrazione. Un singolo contenitore, infatti, comprende non solo tutti i principali semiconduttori necessari per realizzare l'alimentatore switching, ma anche i componenti passivi indispensabili per filtrare la frequenza di commutazione, induttore compreso. La presenza dell'induttore integrato pone ovviamente un problema di schermatura del contenitore: occorre evitare che le interferenze elettromagnetiche si diffondano all'esterno disturbando il resto del sistema. Il package, che contiene anche i semiconduttori di potenza, deve inoltre assicurare un'ottima capacità di dissipazione termica, per consentire al modulo di essere utilizzato anche nei sistemi privi di ventilazione. National Semiconductor ha risposto a queste esigenze sviluppando ulteriormente il contenitore di tipo TO, con risultati davvero notevoli sotto tutti gli aspetti. Nella versione a 7 pin utilizzata per i moduli da 3 e da 5 ampere, il contenitore TO-Pmod misura 10,16x13,77x4,57 mm e offre una resistenza termica di 12 °C/W; nella versione a 11 pin, per i moduli da 8 e 10 ampere, il contenitore TO-Pmod misura 15x17,8x5,9 mm e ha una resistenza termica di 9,9 °C/W. Questi valori consentono ai nuovi componenti di funzionare senza flusso d'aria e senza dissipatori per temperature ambiente fino a 70 gradi. Grazie alla schermatura dell'induttore integrato, inoltre, la Emi irradiata e condotta si mantiene a livelli molto bassi, tali da soddisfare lo standard Cispr 22 Classe B.
La suddivisione della corrente
Tutti i nuovi moduli offrono pin di soft-start (avviamento graduale) e abilitazione di precisione; i componenti della seconda serie, inoltre, consentono - come si è detto - di realizzare soluzioni di alimentazione fino a 60 ampere suddividendo questo valore di corrente tra più moduli, con la sincronizzazione delle relative frequenze di commutazione. La configurazione massima è composta da sei moduli da 10 ampere ciascuno. Per semplificare anche la realizzazione delle soluzioni a corrente suddivisa, National ha predisposto un'apposita scheda-prototipo basata su un singolo modulo da dieci ampere; è possibile collegare tra loro fino a sei schede semplicemente innestandole l'una nell'altra, per mezzo degli appositi connettori (di tipo “edge connector”). Grazie anche alle specifiche funzioni che sono state aggiunge al software Webench, la suddivisione della corrente può essere ottenuta - secondo National - con una semplicità davvero “plug-and-play”.
Primi utilizzatori
Tra le società che per prime hanno adottato i nuovi moduli Simple Switcher è compresa LeCroy, che ha scelto il dispositivo LMZ23605 in virtù delle sue ridotte emissioni Emi. National si attende per questi nuovi componenti un successo particolarmente significativo in Europa; attualmente, infatti, il vecchio continente rappresenta il mercato principale per la gamma Simple Switcher (37% del totale, stando ai dati diffusi da Alex Chin).
