Le applicazioni in campo telecom, le comunicazioni e i trasporti, i sistemi militari e i server ad alte prestazioni richiedono un'affidabilità, una ridondanza e una disponibilità elevate per quanto riguarda le soluzioni di conversione della potenza. Questo avviene spesso a danno dell'efficienza e di una maggiore complessità nella gestione del progetto termico. In tali applicazioni ad elevata disponibilità, gli alimentatori ridondati e i sistemi a condivisione di corrente richiedono l'uso di diodi in configurazione OR per preservare il bus ridondante nel caso si verifichi un guasto all'alimentazione. “In passato la conversione della potenza, che riguarda un volume d'affari complessivo di circa 25 miliardi di dollari, era un “afterthought”; oggi le soluzioni di conversione della potenza sono diventate invece abilitanti per gli apparecchi elettronici di ultima generazione: basti pensare ai telefoni cellulari”, osserva Carlo Tuozzolo, fondatore e Presidente di Picor Corporation, la divisione di Vicor dedicata ai circuiti integrati per la conversione della potenza.
Le soluzioni or standard fanno generalmente uso di diodi: sono semplici all'uso (disponibili in dispositivi a 2 pin). Sono tuttavia caratterizzate da un'elevata dissipazione, legata alla tensione diretta dei diodi. Sono inoltre ingombranti e a bassa efficienza. Questo ha portato a passare a soluzioni attive, in cui i diodi sono sostituiti da Mosfet. Tale approccio, oltre ad aumentare l'efficienza e a ridurre la dissipazione di potenza di un fattore 10, in relazione alla RDSon del Mosfet richiede risorse inferiori per la gestione del progetto termico. Gli OR a Mosfet inoltre sono molto piccoli, richiedendo appena la metà dello spazio a parità di funzioni; sono inoltre ad alta densità ed efficienza. “Per quanto riguarda l'affidabilità, se un diodo si guasta, non c'è modo di saperlo, mentre il body diode del Mosfet è posizionato in modo tale che, in caso di guasto il controllore lo possa disabilitare aprendo lo switch, per cui la presenza di un guasto non disabilita il sistema, garantendo quindi tempi di intervento più rapidi rispetto alle soluzioni tradizionali”, afferma Carlo Tuozzolo.
L'importanza dell'integrazione
La famiglia Cool-ORing di soluzioni OR attive di Picor, comprende sia i controllori discreti che controllano Mosfet esterni, come i componenti PI2001, PI2002, PI2003 e di soluzioni completamente integrate, come i dispositivi PI2121, PI2122, PI2123 e PI2125 sono realizzati in un processo Cmos standard e sono disponibili in un package Lga da 5 × 7 mm e 2 mm di profilo, che garantisce una riduzione dell'occupazione di spazio dell'80% rispetto I componenti PI2121/PI2123/PI2125 mostrano una risposta dinamica ai transitori che si verificano in condizioni di guasto più veloce del 50% rispetto a prodotti analoghi presenti sul mercato, tipicamente entro i 160 ns. I prodotti sono forniti in package miniaturizzati da 5 × 7 mm di tipo Lga, e presentano delle resistenze di on da 1.5, 3 e 5.5 milliOhm rispettivamente. I dispositivi PI2121, che offrono una RDSon da 1.5 milliOhm, supportano una tensione di 8 V e una corrente di 24 A. Essi possono anche essere connessi in parallelo in configurazione master/slave; con tre componenti PI2121 in parallelo è possibile coprire applicazioni fino a 72 A; è supportata la connessione di un massimo di 10 unità in configurazione master/slave. Per ciascun socket ORing. I dispositivi CoolORing discreti sono disponibili in package standard di tipo Tdfn a 10 piedini da 3 × 3 mm e Soic a 8 piedini. I componenti PI2001, oltre a presentare un transitorio di spegnimento di 160 ns per le correnti inverse, sono caratterizzati da una corrente di scarica del gate di 4 A, da una sensibilità elevata e da funzioni avanzate di protezione dalle sovratensioni e dalla sovratemperatura. È possibile programmare il dispositivo in configurazione master-slave. Il componente PI2002 integra funzioni per la protezione da condizioni di guasto al carico. Il tempo di disconnessione è programmabile e avviene senza stress termici. Il dispositivo PI2003, per contro, è ottimizzato per le applicazioni a 48 V.
