L’impiego di tecniche digitali per il controllo dell’alimentazione offre numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali soluzioni analogiche ed è oggi un tema di grande attualità. La società Exar - una delle aziende più “antiche” della Silicon Valley, essendo stata fondata nel 1971 – ha scelto di puntare soprattutto su questo promettente mercato per perseguire i propri obiettivi di crescita. La strategia di espansione è stata messa a punto dal nuovo management che ha recentemente assunto la guida della società, modificando sensibilmente le scelte strategiche precedenti. I nuovi obiettivi e i nuovi prodotti di Exar sono stati oggetto di un recente incontro con la stampa tenutosi nella sede della società, a Fremont in California.
Il nuovo management
Il nuovo gruppo dirigente alla guida di Exar comprende quattro manager che condividono esperienze comuni, avendo lavorato in passato al servizio delle medesime aziende: Intersil, Xicor, Linear Technology, National Semiconductor. La carica di Ceo è ricoperta da Louis DiNardo, che è tornato a dirigere un’azienda dopo avere svolto l’attività di “venture capitalist”; la sua squadra comprende Todd Smathers, vicepresidente senior Wordwide Operations; Steve Bakos, vicepresidente senior vendite e marketing; e Carlos Laber, vicepresidente senior ricerca e sviluppo. Steve Bakos ha ricordato quali sono i principali punti di forza su cui Exar può oggi fare leva per perseguire i nuovi obiettivi di crescita: la notorietà del marchio (come si è detto, la società è stata fondata nel 1971), una grande base di clienti (ventimila in tutto il mondo), rapporti consolidati con i principali distributori e infine un bilancio molto sano. La società dispone infatti di significative ricorse economiche e intende usarle per crescere, eventualmente anche tramite acquisizioni. L’attività di Exar è articolata su quattro linee di prodotto: connettività (Uart, transceiver, soluzioni multi-protocollo ecc.); gestione dell’alimentazione; dispositivi analogici e a segnali misti (soluzioni Sonet/Sdh ecc.); compressione dati e sicurezza. I prodotti di quest’ultima linea non sono chip, bensì schede rivolte ai grandi centri di elaborazione dati. Il settore connettività costituisce attualmente il 50% del fatturato di Exar, ma la maggior parte delle novità recentemente annunciate riguardano i chip per la gestione dell’alimentazione. In questo campo la società dispone di un’offerta piuttosto vasta, comprendente dispositivi per la conversione dell’energia (regolatori e controllori a commutazione, regolatori e Ldo lineari), dispositivi per il controllo di sistema (riferimenti di tensione, supervisori, commutatori), driver per Led e infine i controllori digitali multicanale che Exar definisce Programmable Power Systems, contraddistinti dal marchio PowerXR. James Lougheed, vicepresidente della divisione Power Management, ha affermato che l’approccio di Exar alle soluzioni di “digital power” è caratterizzato da costi ridotti, paragonabili a quelle delle tradizionali soluzioni di controllo analogiche.
Alimentazione multirail per processori
Fa parte della citata linea PowerXR una delle principali novità presentate recentemente da Exar: si tratta del chip XRP7724, un sistema di alimentazione programmabile a quattro uscite basato su Pwm/Pfm (modulazione della larghezza e della frequenza degli impulsi). Il dispositivo si rivolge ad esempio ai moderni microprocessori, il cui core è diviso in più parti con alimentazioni separate, al fine di ridurre il più possibile la tensione fornita a ciascuna di esse. Il chip XRP7724 accetta un’ampia gamma di tensioni di ingresso (da 4,75 a 25 volt) e fornisce, su quattro canali, tensioni programmabili da 0,6 a 5,5 volt, con una risoluzione di 2,5 millivolt. La frequenza di commutazione è compresa tra 106 kHz e 1,2 MHz e può essere regolata indipendentemente su ciascun canale. Secondo Exar, le prestazioni del dispositivo nei transienti sono equivalenti a quelle delle più veloci soluzioni analogiche basate su comparatori, il che consente di utilizzare condensatori di piccole dimensioni. Molto bassi, inoltre, il consumo in stand-by (450 microampere) e la corrente di quiescenza in modalità Pfm (4 milliampere). La realizzazione di una soluzione di alimentazione completa basata su XRP7724 richiede pochi componenti esterni, grazie all’impiego di tecniche di controllo digitale e alla ricca dotazione di funzioni integrate nel chip: i driver per i Fet, doppie uscite Ldo e cinque Gpio. La programmazione del dispositivo avviene tramite un’interfaccia SMBus basata su I²C. Il chip, che impiega un contenitore Tqfn di 7x7 mm, si rivolge a sistemi quali server, stazioni base, router ecc. Per la programmazione del chip XRP7724, Exar offre lo strumento di progettazione PowerArchitect 5.0. L’ultima versione del software comprende tutto quanto necessario per sfruttare le funzioni del nuovo dispositivo, tra cui sequencing condizionale, soft start, soft stop, gestione dei guasti, configurazione dei Gpio. Il software offre inoltre funzioni per semplificare la scelta di induttori e condensatori ecc. Lougheed ha affermato che funzioni come soft start, soft stop e sequencing condizionale sono impossibili da realizzare nelle soluzioni analogiche. Ha aggiunto inoltre che i dispositivi Programmable Power di Exar consentono di ridurre notevolmente il numero dei componenti necessari per realizzare una soluzione di alimentazione completa: nel caso del chip XRP7704, ad esempio, un alimentatore a quattro canali può essere realizzato con soli 33 componenti, contro i 148 della soluzione basata su Pwm analogico.
Regolatore Pol per soluzioni compatte
Tra le novità presentate da Exar nel campo della gestione dell’alimentazione è compreso anche il dispositivo XRP7659, un regolatore Pol (Point Of Load) a commutazione, non sincrono, appartenente alla famiglia PowerBlox, che si rivolge principalmente a sistemi di infointrattenimento e set-top box. Il dispositivo fornisce una corrente massima di 1,5 ampere e accetta in ingresso tensioni comprese tra 4,5 e 18 volt. La principale caratteristica del chip XRP7659 è la possibilità di ridurre lo spazio necessario per realizzare la soluzione di alimentazione completa: il dispositivo impiega infatti un contenitore di piccole dimensioni; opera con una frequenza di commutazione costante di 1,4 MHz che consente l’uso di induttori piccoli; infine integra i Mosfet lato alto e l’anello di compensazione, riducendo il numero dei componenti esterni. Dotato di un’architettura current-mode control, il chip raggiunge un’efficienza di conversione del 92% e offre numerose protezioni.
Alimentazione tramite Usb 3.0
Un altro dei prodotti recentemente presentati da Exar si rivolge al controllo dell’alimentazione fornita tramite le porte Usb. Si tratta dello switch XRP2523, un dispositivo a singolo canale conforme sia alle specifiche dello standard Usb 3.0 sia a quelle del preesistente USB 2.0. La nuova versione dello standard consente alla porta USB di fornire una maggiore potenza alle periferiche collegate e permette quindi anche una più efficiente ricarica delle batterie dei sistemi portatili. Il dispositivo XRP2523 si fa carico di tutti gli aspetti della distribuzione della tensione Vbus, assicurando la protezione del sistema host e delle periferiche collegate tramite Usb. Il chip offre una bassa resistenza nello stato “on” (85 milliohm) in conformità alle specifiche dello standard, controlla i transienti durante gli eventi di accensione e di inserimento “a caldo” (hot plugging) delle periferiche, gestisce condizioni di guasto quali sovracorrenti, cortocircuiti, temperatura eccessiva. Queste ed altre anomalie vengono comunicate al controllore Usb solo dopo un intervallo di 9 millisecondi, per evitare la segnalazione di falsi guasti. Il dispositivo è in grado di erogare con continuità una corrente di 1,5 ampere rispettando le specifiche dello standard Usb per quanto riguarda la caduta di tensione e la precisione di regolazione. Dotato di contenitore Sot23, lo switch si interfaccia facilmente con qualunque controllore di Usb.
