La potenza digitale è una tecnologia che va sempre più affermandosi in ambito industriale. Il consumo di energia è in rapido aumento in tutto il mondo, in particolar modo nel settore Ict e nei data center. Senza dimenticare che, in considerazione dell’incremento della complessità dei sistemi per la distribuzione della potenza, la flessibilità intrinseca di questa tecnologia permette di supportare in maniera efficace la richiesta di differenti valori di tensioni di alimentazione da parte di microprocessori, Asic, Fpga e altri dispositivi logici digitali. Negli ultimi cinque anni la sempre più massiccia adozione del concetto di "digital power" è ascrivibile in larga misura allo sviluppo di moduli convertitori di potenza digitali standard. Il capostipite è il convertitore di bus intermedio BMR453 introdotto da Ericsson nel 2008. Il controllo digitale si è dimostrato particolarmente utile per migliorare l'efficienza dei sistemi di potenza delle reti dati. Quando il traffico dati è ridotto, le reti operano ben al di sotto della loro capacità e i processori possono funzionare a velocità di clock più bassa. Di conseguenza gli alimentatori non sono utilizzati al meglio delle loro possibilità, ragion per cui il consumo di energia è elevato e il calore generato va disperso. L'implementazione di un anello di controllo digitale che preveda convertitori di bus intermedio e convertitori Pol permette di modificare la tensione del bus intermedio in modo dinamico in funzione della variazione del carico. Oltre a ciò, i dispositivi di potenza digitali stanno adottando in misura sempre maggiore tecniche quali Dvs (Dynamic voltage scaling) e Avs (Adaptive voltage scaling), che prevedono rispettivamente approcci ad anello aperto e ad anello chiuso, per adattare in modo preciso la tensione di alimentazione al valore minimo richiesto dal processore. Nel caso della tecnologia Avs è anche prevista la compensazione automatica delle variazioni di temperatura del processore.
Per le ragioni appena esposte è andata via via diffondendosi l'adozione di moduli di potenza Dc-Dc, che a sua volta ha comportato la necessità di disporre di prodotti di differenti costruttori caratterizzati da un certo livello di standardizzazione, indispensabile per garantire l’affidabilità della catena di fornitura e la disponibilità di una seconda sorgente per i prodotti. Da qui la costituzione di associazioni che raggruppavano costruttori di alimentatori e produttori di componenti. Le alleanze che nel tempo si sono costituite sono riuscite a raggiungere accordi sulla standardizzazione del footprint (ovvero degli ingombri) e dei pinout relativamente a determinate categorie di convertitori di potenza, come ad esempio i convertitori Dc-Dc isolati e non isolati. Questi accordi, se da un lato hanno garantito un certo grado di intercambiabilità tra prodotti realizzati da costruttori differenti, non sono riusciti a definire in modo univoco le modalità di implementazione di tutte le funzioni elettriche dei convertitori. Ciò vale in particolar modo per la potenza digitale, la quale aggiunge un ulteriore livello di complessità al problema della compatibilità tra differenti soluzioni. Lo sviluppo di PMBus, uno standard aperto di comunicazione con un protocollo dedicato alla gestione del sottosistema di potenza ha contribuito a complicare ulteriormente la situazione.
Un consorzio per la potenza digitale
Lo scorso anno, con la costituzione del consorzio Architects of Modern Power, è stato fatto un importante passo in avanti nella direzione di favorire l’adozione della tecnologia di potenza digitale. Ericsson Power Modules, azienda cofondatrice insieme a Cui e a Murata dell’Amp Group, è convinta che questa iniziativa porterà risultati migliori per l’industria della potenza rispetto a quelli ottenuti finora da altre associazioni analoghe. Scopo di questa alleanza è dar vita alle soluzioni di potenza distribuite end-to-end più avanzate dal punto di vista tecnico - in pratica un ecosistema completo che abbini hardware, software e supporto. In particolare AmpGroup si impegna a definire specifiche elettriche e meccaniche comuni per i loro prodotti, standardizzare le funzioni di monitoraggio, controllo e comunicazione e creare file di configurazione comuni per garantire l’interoperabilità tra i rispettivi prodotti. I primi standard sono stati definiti e annunciati alla scorsa edizione di Electronica 2014 da Amp Group per i convertitori digitali PoL. Questi standard definiscono ingombri meccanici, caratteristiche elettriche e file di configurazione. Lavorando in sinergia, i tre membri fondatori di Amp Group possono raggiungere migliori risultati di quelli ottenibili operando separatamente: essi possono infatti raggruppare risorse di ricerca & sviluppo, condividere una roadmap strategica sul lungo termine e collaborare attivamente allo sviluppo di prodotti di potenza digitali avanzati.
