Gli specialisti del digital power a basso costo

POTENZA DIGITALE –

I chip prodotti da iWatt si rivolgono agli adattatori ac-dc per telefoni cellulari, alle lampadine Led e alla retroilluminazione dei televisori. In queste applicazioni, le tecnologie di controllo digitale promettono una riduzione dei costi complessivi e un miglioramento delle prestazioni.

Estendere tutti i vantaggi delle soluzioni “digital power” anche alle applicazioni consumer che richiedono costi contenuti: è questa, in sintesi, la filosofia di iWatt, produttore di circuiti integrati che in dieci anni di vita ha conquistato un ruolo di grande rilievo in vari importanti mercati dell'elettronica di consumo: in primo luogo gli adattatori ac-dc per i telefoni cellulari, ma anche le lampadine a Led (con clienti come Osram, Philips, GE) e la retroilluminazione dei televisori. In totale iWatt ha venduto finora circa un miliardo di dispositivi (fonte: iWatt, ottobre 2012), destinati a una varietà di prodotti finali tra cui spiccano il primo adattatore ac-dc per smartphone con consumo azzerato in standby, le lampadine Led con cui Philips ha vinto il riconoscimento “L Prize” del Dipartimento dell'Energia statunitense e i televisori Elite di Sharp. La società, che deve il proprio successo a una gamma di soluzioni tecnologiche brevettate, opera con un modello di attività “fabless” e occupa circa 165 persone, la maggior parte delle quali nella sede centrale di Campbell (Silicon Valley) e in varie sedi in Cina. Di iWatt e delle sue strategie ha parlato il responsabile marketing Scott Brown nel corso di un incontro con la stampa tenutosi recentemente nel quartier generale dell'azienda, a Campbell.

Controllo sul lato del primario
Una delle principali soluzioni tecnologiche sviluppate da iWatt, contraddistinta dal marchio PrimAccurate, riguarda il controllo dell'alimentazione effettuato sul lato dell'avvolgimento primario del trasformatore e si caratterizza per un'alta precisione di regolazione. Ricordiamo in breve che nei tradizionali adattatori ac-dc la regolazione richiede il monitoraggio della corrente a valle del trasformatore, cioè sul lato dell'avvolgimento secondario; questa grandezza deve essere utilizzata come feedback per i circuiti a monte del trasformatore, e - per mantenere l'isolamento galvanico tra i due lati - il segnale viene inviato tramite un fotoaccoppiatore. Quest'ultimo componente, però, ha generalmente un Mtbf inferiore al resto del sistema e inoltre aumenta la complessità circuitale. Per fare a meno del fotoaccoppiatore, varie aziende propongono oggi soluzioni che consentono di calcolare digitalmente le grandezze elettriche presenti sul lato del secondario, utilizzando unicamente i valori misurati sul lato del primario. La soluzione PrimAccurate, però - ha sostenuto Brown - si distingue dalle soluzioni concorrenti perché garantisce una maggiore precisione della regolazione: +/-3% nella regione a tensione costante, +/-5% nella regione a corrente costante. La tecnologia PrimAccurate impiega una soluzione di digital power basata su una macchina a stati (state machine) ed è incorporata nei chip di iWatt rivolti agli adattatori ac-dc e all'illuminazione Led.

No al flicker nelle lampade Led dimmerabili
Un'altra delle soluzioni messe a punto da iWatt, indicata dal marchio Flickerless, è rivolta all'alimentazione dei Led per illuminazione; i chip, in questo caso, sono destinati a essere installati sul piccolo circuito elettronico che è incorporato nella lampadina e devono quindi essere particolarmente economici. Il problema affrontato da iWatt è il flicker (sfarfallio) della luce prodotta dai Led nei casi in cui la lampadina venga pilotata tramite un dimmer, situazione molto comune negli Usa. Generalmente, infatti, i dimmer dosano l'energia fornita alla lampada tagliando “fette” della sinusoide di rete; queste interruzioni non rappresentano un problema per le tradizionali lampade a incandescenza (che sono dotate di grande inerzia e pertanto mantengono una luminosità costante tra un picco e l'altro), mentre possono provocare sfarfallio nel caso dei Led, che sono privi di inerzia (si accendono e si spengono istantaneamente). Lo sfarfallio è un fenomeno fastidioso e, ha sostenuto Brown, anche potenzialmente dannoso per la salute: può infatti favorire gli attacchi epilettici. La principale difficoltà che occorre affrontare per risolvere questo problema consiste nel fatto che negli impianti elettrici è installata una varietà di dimmer diversi, e ciascuno di essi richiede contromisure diverse per eliminare il flicker. La soluzione ideata da iWatt consiste in un chip che è in grado di riconoscere il particolare tipo di dimmer utilizzato per alimentare la lampada e quindi di selezionare automaticamente il particolare algoritmo di digital power necessario per eliminare il flicker.

Migliorare la retroilluminazione
La terza area di specializzazione di iWatt, contraddistinta dal marchio BroadLed, riguarda l'alimentazione dei Led utilizzati per la retroilluminazione dei televisori. Il principale vantaggio offerto dalla soluzione messa a punto dalla società californiana consiste nella possibilità di ottenere un'illuminazione uniforme dell'intero schermo anche utilizzando Led non perfettamente identici tra loro; le differenze tra i singoli Led vengono infatti compensate elettronicamente dal chip di iWatt, sempre tramite tecniche di digital power. La possibilità di utilizzare Led non perfettamente identici riduce la necessità di una selezione rigorosa di questi componenti (il cosiddetto “binning”) e consente in sostanza di utilizzare Led più economici. Brown ha affermato che il risparmio ottenibile in questo modo è dell'ordine di dieci dollari su un singolo televisore. La tecnologia BroadLed, inoltre, riduce anche la dissipazione di potenza dei Led.

Prospettive di crescita
Scott Brown ha sottolineato che iWatt opera in mercati caratterizzati da forte crescita e da requisiti che impongono un elevato tasso di innovazione. Ad esempio agli adattatori ac-dc per i gli smartphone viene oggi richiesta una potenza maggiore, per ricaricare batterie più grosse in un tempo più breve; in tutto il mondo, inoltre, sono allo studio nuove norme per un'ulteriore miglioramento delle prestazioni degli alimentatori per quanto riguarda l'efficienza energetica e il consumo in standby. La società intende cogliere queste opportunità ampliando ulteriormente la propria offerta di prodotti: Brown ha ricordato a questo proposito alcuni dei chip presentati recentemente da iWatt, tra cui un dispositivo per adattatori ac-dc con regolazione al primario che integra anche il commutatore di potenza; la terza generazione dei driver per Led dimmerabili; e controllori PrimAccurate per adattatori con potenza di 10 e 40 watt. Tra i prodotti che verranno presentati a breve sono invece compresi altri controllori PrimAccurate con assorbimento particolarmente basso in standby (10 milliwatt per gli adattatori da 12 watt, 20 milliwatt per gli adattatori da 24 watt) e soluzioni molto economiche per l'alimentazione delle lampade Led prive di dimmer. L'azienda intende inoltre espandersi anche in altri settori, tra cui quelli dei set-top box, degli elettrodomestici e delle applicazioni industriali.

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