Con il progresso tecnologico, c'è una continua spinta verso sistemi elettronici più veloci, più piccoli e più potenti. Questa tendenza pone crescenti esigenze agli alimentatori, che non solo devono fornire più potenza, ma devono farlo con ingombri sempre più compatti, mantenendo al contempo alti livelli di efficienza e prestazioni termiche.
Le soluzioni di alimentazione avanzate rendono possibili le innovazioni tecnologiche del progresso moderno, fornendo l'energia necessaria in modo più efficiente e controllato e rispondendo alla duplice sfida della riduzione dello spazio e delle crescenti aspettative di prestazioni.
Tradizionalmente, gli alimentatori sono stati percepiti come semplici “scatole stupide” che forniscono energia. Tuttavia, l'avvento delle architetture completamente digitali sta rivoluzionando questa percezione, posizionando gli alimentatori come componenti critici e intelligenti che offrono informazioni preziose sullo stato di salute di un'applicazione.
Questo articolo presenta la serie FLXPro, alimentatori configurabili di XP Power. In prima linea in questa rivoluzione, rappresenta il futuro degli alimentatori digitali integrando caratteristiche avanzate che ridefiniscono le prestazioni, la sicurezza e l'usabilità.
Le fondamenta: un'architettura realmente digitale
Un cambiamento fondamentale che sta guidando il futuro degli alimentatori è il passaggio a un'architettura completamente digitale. Sebbene molti produttori di alimentatori dichiarino di offrire funzionalità di comunicazione digitale, i loro alimentatori configurabili spesso dispongono solo di uno stadio di ingresso digitale con moduli di uscita analogici, limitando il controllo e la diagnostica realmente digitali.
La serie FLXPro, invece, è stata progettata in modo unico fin dall'inizio per essere controllata, configurata e monitorata digitalmente sia nella fase di ingresso che nei moduli di uscita. Questo design intrinsecamente digitale, che utilizza comunicazioni CANBus interne, facilita un controllo più rapido e accurato, oltre a fornire set di dati più approfonditi, fondamentali per una diagnostica avanzata.
Tale architettura offre un maggiore controllo, una risposta migliorata e capacità predittive superiori rispetto ai sistemi analogici.
Alimentazione del progresso: tecnologie a banda larga
La chiave per ottenere la maggiore densità di potenza e le dimensioni ridotte che caratterizzeranno gli alimentatori del futuro è l'adozione di transistor a effetto di campo (FET) a banda larga (WBG), in particolare al carburo di silicio (SiC) e al nitruro di gallio (GaN). Questi materiali avanzati consentono ai FET di funzionare a frequenze di commutazione significativamente più elevate rispetto ai tradizionali MOSFET a base di silicio. Ciò, a sua volta, consente di progettare componenti critici, come le bobine induttive, di dimensioni più ridotte e di funzionare con efficienze più elevate.
Sfruttando i FET SiC e GaN in tutto il progetto, la serie FLXPro ottiene notevoli riduzioni delle dimensioni e aumenti dell'efficienza, offrendo la massima densità di potenza nel contenitore più piccolo della sua categoria, come mostrato nella Figura 2. Ad esempio, il compatto FLXPro misura solo 40,6 × 254,0 × 88,9 mm (1U × 10" × 3,5"), ma ha potenze di uscita leader nel mercato da 1,3 kW e 1 kW rispettivamente con tensioni di ingresso di 230 V e 115 V. A ciò si aggiunge il fatto che il FLXPro è in grado di fornire la massima potenza fino a +50 °C ed ha un'efficienza fino al 93%.
IPSU (Intelligent Power): una finestra sullo stato di salute delle applicazioni
Il futuro degli alimentatori digitali configurabili risiede nella loro intelligenza. La serie FLXPro di XP Power introduce la tecnologia “iPSU - Intelligent Power”, che trasforma i dati interni in informazioni utili per gli utenti e i sistemi di controllo. Si tratta di un significativo passo avanti rispetto agli alimentatori configurabili esistenti fino ad oggi.
La tecnologia iPSU offre agli utenti funzionalità diagnostiche significative e intuitive:
- Diagnostica predittiva: l'unità FLXPro è in grado di registrare i parametri nel tempo tramite la sua interfaccia utente, consentendo una diagnostica predittiva. Ad esempio, monitorando la velocità della ventola in relazione alla temperatura, è possibile identificare potenziali problemi prima che si verifichi un guasto. Questa capacità di previsione è una rarità sul mercato.
- Black Box Snapshot: una funzione esclusiva, Black Box Snapshot registra non solo lo stato dell'alimentazione al momento di un evento, ma anche i dati dei tre minuti precedenti che hanno portato a tale evento (vedere la Figura 3). Si tratta di informazioni fondamentali per comprendere la causa principale di un guasto, una funzionalità che anche i principali attori del settore come Google, Meta e Microsoft, nelle loro specifiche Open Compute Project, attualmente ricercano solo al momento dello spegnimento.
FLXPro è in grado di memorizzare gli ultimi quattro eventi di spegnimento, consentendo una diagnostica comparativa e la flessibilità di scaricare interi set di dati in un foglio di calcolo. È fondamentale sottolineare che questi dati diagnostici sono memorizzati in una memoria non volatile su una scheda di comunicazione separata, che può essere alimentata e interrogata anche se i moduli di uscita principali sono danneggiati, proprio come la scatola nera di un aereo.
- Informazioni più approfondite: oltre a fornire semplicemente informazioni su “cosa è successo”, l'architettura completamente digitale consente a FLXPro di spiegare “perché è successo”, “quando è successo” e “cosa è successo prima”, anche dopo che si è verificato un evento di arresto.
Maggiore sicurezza per l'alimentazione: protezione con password sicura e multilivello
Con l'aumento del rischio di minacce informatiche, in tutto il mondo sono state introdotte recenti normative per proteggere le applicazioni sensibili dai “malintenzionati”. Gli alimentatori digitali non sono immuni dall'influenza di utenti indesiderati e non autorizzati, per questo motivo il design di FLXPro ha incorporato uno schema opzionale di protezione con password a più livelli, una novità assoluta sul mercato degli alimentatori configurabili.
È dotato di tre livelli di controllo tramite password: il primo livello protegge dalle modifiche alla configurazione, il secondo limita gli aggiornamenti del firmware e l'ultimo livello protegge l'unità dalla ricalibrazione o dalla ridefinizione, nonché dall'accesso a qualsiasi altro parametro di configurazione a livello di fabbrica. Tutti e tre i livelli dispongono di password uniche per proteggere l'accesso a queste funzioni, riducendo drasticamente la superficie di attacco che i malintenzionati possono sfruttare. Oltre ad aumentare in modo significativo la sicurezza degli alimentatori digitali, l'aggiunta di password multilivello può anche ridurre fino al 50% i requisiti normativi e di conformità di sicurezza di applicazioni complesse come la strumentazione medica e i bracci robotici chirurgici.
Infine, i clienti possono impostare una propria password da 8 a 15 cifre per il primo livello, ovvero la capacità di modifica della configurazione. Ciò consente agli utenti finali di avere la flessibilità di personalizzare in modo unico il proprio alimentatore, allineando ulteriormente le loro applicazioni finali alle normative sulla sicurezza informatica, come il Cyber Resilience Act dell'Europa e il Cyber Security Act degli Stati Uniti.
Human Centred Design: rendere intuitivo il funzionamento del FLXPro
L'efficacia delle funzionalità avanzate dipende dalla loro usabilità. Oltre a supportare le comunicazioni PMBus dirette con l'unità, la serie FLXPro introduce XPInsight, un'interfaccia utente intuitiva progettata secondo i principi dell'Human-Centered Design (HCD). Questo approccio si concentra sul soddisfacimento delle esigenze, dei desideri e del contesto di utilizzo dell'utente, piuttosto che imporre il modo in cui il produttore ritiene che il prodotto debba essere utilizzato.
A differenza degli alimentatori configurabili esistenti, le cui interfacce utente possono richiedere agli utenti di visualizzare un'uscita alla volta in situazioni critiche, XPInsight consente la visualizzazione simultanea di tutte e quattro le uscite, comprese le diagnostiche interne, lo stato degli allarmi e l'andamento delle variabili chiave.
XPInsight incorpora una funzione oscilloscopio integrata per il monitoraggio in tempo reale, la creazione di grafici, la registrazione e l'esportazione dei dati, semplificando la progettazione, il collaudo e lo sviluppo del prodotto finale. La semplicità visiva è un principio fondamentale, come mostrato nella Figura 4.
Nell'ambito dell'attenzione di XPInsight all'usabilità, sono stati implementati i seguenti principi di progettazione:
- Sistema a semaforo: il sistema standard a tre colori “RAG” (rosso/giallo/verde) è implementato in tutto XPInsight, dove il verde indica uno stato positivo, il giallo/ambra un avviso e il rosso un guasto. In aggiunta a ciò, viene utilizzato anche il concetto di indicatori “grigi”: il grigio indica funzioni non disponibili o allarmi inattivi. Il feedback sullo stato RAG è stato utilizzato con attenzione in tutto il design di XPInsight, in modo da facilitare l'utilizzo da parte degli utenti daltonici.
- Accessibilità per utenti daltonici: considerando che circa 300 milioni di persone nel mondo sono affette da daltonismo, il design di XPInsight e FLXPro garantisce che gli indicatori di stato, compresi i LED tricolori montati sullo chassis e le relative etichette, forniscano segnali visivi univoci anche senza differenziazione cromatica (ad esempio, modelli lampeggianti, testo “OK”, ecc.). Ciò garantisce che le informazioni provenienti dall'interfaccia utente o direttamente dall'alimentatore rimangano interpretabili da tutti gli utenti.
- Connessioni codificate a colori: per le applicazioni che prevedono uscite collegate in serie o in parallelo, XPInsight utilizza colori e convenzioni di denominazione coerenti per comunicare immediatamente lo stato di configurazione dell'uscita.
- Facilità d'uso: l'interfaccia utente intuitiva consente agli utenti di eseguire operazioni quali configurazione, analisi delle tendenze, registrazione dei dati e attivazione di funzioni avanzate come Black Box Snapshot senza necessità di una formazione preliminare.
Applicazioni intuitive come XPInsight sono progettate fin dall'inizio per rendere il funzionamento il più semplice possibile, in modo da ottenere una significativa riduzione dei tempi e dei costi di sviluppo delle applicazioni dei clienti.
Maggiore flessibilità e sicurezza operative
La natura configurabile degli alimentatori FLXPro è una risposta diretta alle sfide dei clienti in termini di flessibilità di uscita desiderata. Offre un'ampia gamma di opzioni di moduli di uscita regolabili che possono semplificare i requisiti applicativi specifici e ridurre i tempi di sviluppo, la complessità e i costi.
Questa flessibilità non riguarda solo le capacità di configurazione delle uscite FLXPro, ma anche il loro controllo operativo. La possibilità di attivare e disattivare singole uscite isolate in modo digitale o tramite ingressi di tensione esterni, senza spegnere l'intera unità, migliora la sicurezza dei test e dell'integrazione, riduce la complessità dei cablaggi di prova e consente di eseguire facilmente test e risolvere i problemi delle sezioni isolate di un sistema dell'utente finale.
La sicurezza operativa è ulteriormente migliorata grazie alle comunicazioni “touch-safe” classificate ES1, che garantiscono che le tensioni massime rimangano inferiori a 60VDC, senza quindi comportare rischi per la sicurezza degli utenti comuni anche in condizioni di guasto singolo. Ciò elimina la necessità di barriere di isolamento aggiuntive nelle linee di comunicazione, semplificando la complessità dell'applicazione. FLXPro fornisce anche 2 × MOPP (Means of Patient Protection) di isolamento per applicazioni mediche, soddisfacendo i rigorosi standard di sicurezza.
Il futuro degli alimentatori digitali configurabili, come illustrato dalla serie FLXPro e dalla sua interfaccia utente, XPInsight, rappresenta un cambiamento paradigmatico da sistemi di alimentazione passivi a componenti attivi, intelligenti e sicuri, parte integrante delle applicazioni moderne. Combinando un'architettura completamente digitale con tecnologie all'avanguardia a banda larga, FLXPro offre una densità di potenza e un'intelligenza leader di mercato in un fattore di forma ultracompatto.
Il suo iPSU Intelligent Power integrato, dotato di funzionalità diagnostiche avanzate come Black Box Snapshot e trend predittivi, insieme a una robusta protezione con password multilivello, fornisce una visione davvero affidabile dello stato di salute della vostra applicazione finale. Insieme all'intuitiva interfaccia utente XPInsight, progettata secondo principi incentrati sull'uomo e accessibile a tutti, FLXPro non solo semplifica le attività complesse, ma migliora anche la sicurezza, riduce i costi operativi e semplifica in modo significativo il processo di sviluppo per i clienti. Questo approccio completo rivoluziona davvero il settore degli alimentatori configurabili, stabilendo un nuovo standard in termini di prestazioni, intelligenza ed esperienza utente.
