Elettronica di potenza e controllo motori sono gli argomenti principali di questa categoria. Articoli tecnici e progetti di riferimento sulla gestione della potenza (power management) con approfondimenti sugli alimentatori e sulla conversione di potenza. Inoltre troverete applicazioni per il controllo dei motori (motor control) ed il pilotaggio dei motori (motor driver).
Il numero di veicoli elettrici e ibridi è in aumento in tutto il mondo. Dai 500.000 veicoli elettrici consegnati nel 2016 si passerà alla consegna annuale di 65 milioni di unità a livello globale entro il 2040. L'energia consumata da questi veicoli salirà di conseguenza da 6 TWh a 1.800 TWh, che rappresenta il 5% dell’attuale produzione globale di energia e ciò sta portando i progetti verso una maggiore efficienza nell'uso dell’energia. L’aumento dell'efficienza anche solo di uno o due punti percentuali può far risparmiare TW di potenza in tutto il mondo. Introduzione I MOSFET e gli IGBT al …
Se c’è una cosa che facciamo di continuo è contare, certe volte senza neanche rendercene conto. Contare è spesso e volentieri così difficile e noioso che non ci va di farlo di persona, e ci rivolgiamo a qualche sistema che lo faccia per noi. Ma ci sono così tante cose da contare negli ambiti più disparati che è difficile pensare di poter fare tutto con lo stesso dispositivo. Oggi vi parleremo di come si possano contare i giri di una ruota senza intervenire direttamente su di essa e di come la tecnologia di oggi possa venirvi in soccorso. FACCIAMO …
Come poter soddisfare le esigenze dei nuovi potenti microprocessori che richiedono elevata corrente a 3.3 V per la presenza, al loro interno, di un numero sempre crescente di transistor. I regolatori o convertitori da 5.5 V a 3.3 V (tensione in DC) possono essere principalmente di due tipi: lineari e switching. La maggior parte di essi sono realizzati con tecnologia a montaggio superficiale, perciò necessitano di molta accuratezza. I regolatori lineari trovano applicazione nel campo delle basse correnti di assorbimento (di solito < 3 A ) dove il coefficiente di dissipazione termica è minimo e una efficienza teorica del 66% è accettata. Essi utilizzano resistori in serie con un generatore …
Batterie di grandi dimensioni, costituite da celle ai polimeri di litio o litio-ferro-fosfato (LiFePO4) collegate in serie, ad alta densità di energia e alta potenza di picco, sono solitamente utilizzate in diverse applicazioni, dai veicoli interamente elettrici (EV o BEV) ai veicoli ibridi a benzina/elettricità (HEV e veicoli elettrici ibridi plug-in o PHEV) fino ai sistemi di accumulo di energia (ESS). Si prevede che dal mercato dei veicoli elettrici deriverà una notevole domanda di batterie composte da grandi strutture di celle collegate in serie/parallelo. Introduzione Nel 2017 il numero dei veicoli elettrici e ibridi su tutte le strade del …
Yole Développement ha rilasciato un rapporto completo sul mercato dei dispositivi di potenza RF. Entro la fine dell'anno 2017, il mercato totale dei semiconduttori di potenza RF era oltre 1,5 miliardi di dollari per tutte le applicazioni sopra i 3W. Le entrate complessive del mercato potrebbero potenzialmente aumentare del 75% entro la fine del 2022, registrando un CAGR del 9,8% tra il 2016-2022. Introduzione Ci stiamo avviando verso la transizione al 5G con la richiesta di dispositivi ultra efficienti. I fornitori di chip hanno quindi un'enorme opportunità, specialmente i produttori di semiconduttori a radiofrequenza. Yole stima un CAGR del …
In questo articolo si illustra come utilizzare il microcontrollore LPC2101 (NXP) per il pilotaggio di motori DC (Direct Current). Un motore brushless DC (BLDC) è un motore elettrico sincrono alimentato da corrente diretta di energia elettrica (DC) con un sistema di controllo elettronico a commutazione. A differenza di uno Brushed DC, non ha bisogno di contatti elettrici striscianti sull’albero motore per funzionare (da qui il nome); un motore Brushed (figura 1) è costituito da uno statore (magnete permanente) e un rotore (elettromagnete). Dalla attrazione dei poli magnetici opposti e dalla repulsione degli stessi si genera una coppia rotante. Il principale svantaggio di questo di motori BLDC sta nel maggiore …
Un dispositivo Wi-Fi per controllare e gestire i propri apparati collegati alla presa tramite smartphone e tablet, ovunque e in qualsiasi momento. La presa intermedia può essere impiegata su qualsiasi standard della rete elettrica della casa. L'app gratuita "Sygonix Home" permette di controllare tutti i dispositivi collegati, programmandoli per metterli in stand-by quando è necessario. Introduzione Negli ultimi decenni, il miglioramento dell'efficienza energetica nelle nostre case, edifici e automobili ha ridotto significativamente le emissioni di carbonio riducendo la domanda. L'energia è responsabile di tutto ciò che alimenta le nostre vite quotidiane. E' una risorsa gestita costantemente in modo più …
L'obiettivo di aumentare l'efficienza energetica e l'affidabilità, riducendo al contempo le dimensioni complessive della soluzione, è prevalente nelle moderne applicazioni di elettronica di potenza. Tali applicazioni includono inverter di trazione per veicoli elettrici, convertitori di data center e UPS, raccolta di energia solare/eolica e centinaia di milioni di piccoli convertitori che alimentano dispositivi high-tech utilizzati ogni giorno nelle case e negli uffici di tutto il mondo. Introduzione: la Promessa di una Bandgap Ampia Interruttori di alimentazione a bandgap larga (WBG) sono emersi per affrontare queste sfide. La sostituzione di semiconduttori convenzionali in silicio con dispositivi WBG potrebbe aumentare l'efficienza …
LTC1325 prodotto da Linear Technology è un componente in grado di eseguire, con l’ausilio di un microcontrollore, la ricarica, il condizionamento ed il controllo della capacità residua di batterie appartenenti alle più diverse tecnologie, dalle Ni-Cd alle Li-Ion. In questo articolo, dopo una trattazione introduttiva sulle diverse tipologie di batterie ricaricabili e sulle tecniche di ricarica, vedremo come utilizzare in pratica questo componente. Un’avvertenza molto importante riguarda il pericolo di sovraccarico delle batterie: in questa evenienza all’interno della cella è prodotto gas con una velocità maggiore di quella con cui viene normalmente ricombinato. Ciò provoca un aumento di pressione nella cella e …
L'obiettivo di questo articolo è fare una panoramica sulle batterie NiCd, sulla tecnologia realizzativa e sui metodi di ricarica. Si discuteranno i vantaggi e gli svantaggi legati all'utilizzo delle batterie NiCd, infine si passerà alla realizzazione di un semplice caricabatterie del quale verrà reso disponibile anche il software. Questo articolo vi consentirà di realizzare il vostro personale caricabatterie del quale potete decidere voi la corrente di ricarica e, di conseguenza, i tempi. Il tutto ad un costo estremamente ridotto. La realizzazione del circuito è veramente semplice, alla portata anche degli hobbisti alle prime armi. Un progetto semplice ma allo stesso tempo …
Un recentissimo settore della ricerca noto come SWIPT (Simultaneous Wireless Information and Power Transfer) si pone oggi la sfida di trasmettere simultaneamente energia ed informazione. Grazie ai recenti sviluppi nella tecnologia del silicio le richieste energetiche, dei semplici dispositivi wireless, si sono significativamente abbassate. Introduzione Con i sensori e i trasmettitori diventati sempre più piccoli e quindi più efficienti energeticamente, si prospettano tempi in cui le onde radio potranno essere usate non solo per trasmettere l'informazione ma anche per alimentare questi dispositivi. La tecnologia SWIPT può risultare in significativi guadagni in termini di efficienza spettrale, ritardi temporali, gestione delle …
È uscito il nuovo numero di Firmware di Gennaio/Febbraio! Il focus di questo mese è dedicato al settore dell'Internet Of Things, ne analizzeremo insieme le aspettative di mercato, l'importanza della visione artificiale, connettività e sicurezza nell'IoT, l'alimentazione di nodi di sensori wireless tramite gradienti di temperatura e le reti di sensori wireless per applicazioni IoT. Buona lettura! La copertina di Firmware n. 142 Il sommario di Firmware n. 142 Sicurezza e IoT: un binomio inscindibile Considerazioni di mercato per il settore IoT L'importanza dei regolatori lineari e switching - Intervista a Tony Armstrong e Brian Black, Managers @Analog Devices …
I moderni dispositivi palmari – sia quelli orientati al mercato consumer che quelli industriali – possono includere un telefono cellulare che può anche essere utilizzato come modem, un modulo Wi-Fi, un modulo Bluetooth, un grande display retroilluminato … e l’elenco può continuare. L’architettura del sistema di alimentazione di molti dispositivi palmari può quindi rispecchiare quella di un telefono cellulare. In genere, si impiega una batteria agli ioni di litio da 3,7V come generatore primario di energia grazie alla sua elevata densità di energia gravimetrica (W·h/kg) e volumetrica (W·h/m3). Panoramica sullo stato dell’arte Nel passato, molti dispositivi ad alta potenza …
I progettisti sono ben consapevoli dell'efficienza dei convertitori cc/cc in molte applicazioni che coinvolgono per esempio i sistemi di energy harvesting. Le richieste di basso costo, lunga durata della batteria e dimensioni ridotte stanno cambiando e riorganizzando le priorità di progettazione degli alimentatori. I regolatori lineari sono un'ottima scelta per alimentare dispositivi o applicazioni a bassa potenza in cui la differenza tra ingresso e uscita è molto piccola. Anche se sono facili da usare, semplici ed economici, un regolatore lineare è normalmente inefficiente. I regolatori di commutazione d'altra parte sono altamente efficienti e disponibili come chip modulari che sono compatti e …
Energy-Logger 4000 fornisce la possibilità di misurare il consumo energetico di vari utilizzatori, immagazzinando i dati nella propria memoria interna per poi inviarli ad un PC per un'analisi off-line. In questo modo il consumo dei vari elettrodomestici diventa trasparente, con la possibilità di tenere sotto controllo i costi energetici. Introduzione La gestione energetica domestica consiste nel rilevare la quantità di elettricità utilizzata dalla casa o dall'appartamento, per poi trovare i modi per risparmiare. Monitorare il consumo energetico della propria casa, tuttavia, non è sempre facile: come pensiamo di misurare l'energia utilizzata da qualsiasi apparecchio, per non parlare dell'intera casa? Fortunatamente, negli …
Poiché ci sono miliardi di nodi sensori IoT ancora da implementare, un problema critico che affligge molti sviluppatori è l'alimentazione. L'utilizzo di una powerline per questi sensori non è pratico a causa della loro posizione e, anche se fattibile, richiede tempo e costi. Inoltre, la manutenzione e la sostituzione delle batterie potrebbero ridurre drasticamente il business case. La relazione tra energia elettrica e processi in un progetto Internet of Things (IoT) è forse il il compromesso più importante che un team di progettazione deve fare. Introduzione Internet ha cambiato radicalmente il modo in cui progettiamo la maggior parte dei …
Ogni nuova generazione di smartphone, fitness band e smartwatch offre una gamma sempre crescente di funzionalità. Apple Watch Series 3 , ad esempio, include un accelerometro, giroscopio, sensore della frequenza cardiaca, microfono, altoparlante, altimetro barometrico, sensore di luce ambientale, Wi-Fi, Bluetooth, NFC, GPS e telefono LTE opzionale. Tante funzionalità che richiedono anche una gestione efficiente del consumo energetico. Introduzione Sottile, piccolo e leggero: questi sono i requisiti fisici dei dispositivi indossabili e il motivo per cui il vincolo principale nella relativa tecnologia di oggi è la durata della batteria. Le batterie convenzionali che si adattano alla tecnologia indossabile, come …
Un regolatore buck che accetta in ingresso tensioni da 3v a 20v ed integra sia il powerfet che l’anello di regolazione. L’lm26400y sembra essere la soluzione ottimale per sistemi che richiedono linee di alimentazione multiple. I sistemi elettronici moderni sono normalmente caratterizzati dalla presenza di numerose linee di alimentazione ciascuna delle quali utilizza uno specifico regolatore point-of-load. La linea comune di ingresso di questi regolatori può essere di volta in volta un adattatore da rete AC, un bus intermedio, una batteria, o una linea di alimentazione USB. Di norma è desiderabile trovare una soluzione in grado di accettare una ampia gamma di tensioni di …
I brushless DC sono una particolare tipologia di motori sincroni che garantiscono un movimento estremamente preciso a differenza di quelli brushed (con spazzole). Si esaminerà la serie di microcontrollori PIC18Fxx31 della Microchip che fornisce tutti gli strumenti (PCPWM, Quadrature Encoder, ADC ad elevata velocità) per sviluppare applicazioni in tal senso con un time-to-market drasticamente ridotto. Introduzione La sigla BLDC (Brushless DC) indica un motore elettrico a magneti permanenti e senza spazzole. A differenza di uno a spazzole, non ha bisogno di contatti elettrici striscianti sull’albero motore per funzionare. La commutazione tra il rotore e lo statore del motore, infatti, non avviene per via meccanica, ma …
I progettisti elettronici che hanno a che fare con la progettazione di sistemi hardware impieganti circuiti integrati FPGA (field-programmable gate array), devono prestare particolare attenzione nella progettazione di alimentatori ad essi dedicati per la particolare caratteristica di integrazione di questi dispositivi, e per alcuni elementi di criticità e complessità come ad esempio le numerose linee di alimentazione, il livello di ripple di tensione e il rumore intrinseco. I dispositivi a logica programmabile FPGA, così come i PLD, hanno una complessità tale da essere considerati dei veri e propri complessi sistemi integrati, conseguentemente l’alimentazione di questi dispositivi equivale a quello …
L’arte di progettare convertitori CC/CC efficienti e compatti è esercitata da un gruppo scelto di ingegneri che hanno le conoscenze profonde di fisica e matematica necessarie per la progettazione di dispositivi di conversione, unitamente a una lunga esperienza al banco. Introduzione Per progettare con eleganza un convertitore CC/CC occorre conoscere a fondo i diagrammi di Bode, le equazioni di Maxwell e i problemi correlati alla scelta dei poli e degli zero. I progettisti di circuiti integrati spesso evitano di far fronte al temuto problema del calore – un compito che solitamente ricade sull’ingegnere responsabile del package. Il calore costituisce …
I sistemi IoT consistono in un gran numero di nodi collegati tra di loro, il tutto rappresentando, di fatto, una infrastruttura di sensori e attuatori intelligenti che devono lavorare a stretto contatto con alimentatori efficienti. La Recom ha realizzato una serie di convertitori AC/DC in piccoli package per offrire la miglior efficienza del settore. Introduzione Migliaia di sensori sono alimentati con intelligenza embedded con l'obiettivo di sostenere la rapida crescita dell'IoT. L'impatto significativo sul consumo mondiale di energia da questi prodotti "sempre connessi" ha determinato la necessità di convertitori di potenza compatti e altamente efficienti, con un consumo di …
In applicazioni con FPGA e ASIC sono richieste diverse tensioni di alimentazione, per il core, per gli I/O e in taluni casi anche una terza tensione per l’alimentazione dei circuiti ausiliari. Ecco come scegliere il sistema di alimentazione più idoneo anche in termini di ingombro su PCB, risposta ai transitori ed efficienza. Nei mercati super-competitivi di oggi, che vedono una sempre più crescente pressione del time-to-market relativamente ai sottosistemi elettronici, l’importanza di FPGA e ASIC è cresciuta enormemente per il fatto che da questi componenti deriva la funzionalità di numerosi nuovi sistemi. Uno dei fattori più critici di un sistema basato su una FPGA è …
Mediante un’accurata selezione della componentistica e della frequenza di switching di un controllore PWM è possibile ottenere alte prestazioni da convertitori DC-DC, specialmente laddove occorrono alte tensioni di polarizzazione di diodi ad effetto valanga (APDs). Infatti, un semplice induttore ed un transistor di commutazione sono sufficienti per realizzare un ottimo efficiente convertitore DC-DC. L’obiettivo di questo articolo è di descrivere come selezionare induttore, frequenza di switching e componentistica accessoria per l’ottenimento della massima efficienza di un convertitore DC-DC. Introduzione La caratteristica di generatore di impulsi PWM viene utilizzata in un convertitore boost DC-DC per controllarne la generazione di tensioni …
La tecnologia attuale per il controllo motore vede l'utilizzo di dispositivi microelettronici al fine di offrire un migliore controllo della velocità, della posizione e della coppia, oltre ad una maggiore efficienza. Introduzione Il circuito di controllo motore deve attivare e disattivare rapidamente il flusso di corrente nelle bobine del motore, con perdite minime di commutazione o di conduzione nell'interruttore. Questo settore presuppone l'impiego di MOSFET e IGBT. Entrambi questi dispositivi a semiconduttore soddisfano le esigenze del controllo motore; dimostrandosi adatti in differenti situazioni applicative. Questi dispositivi elettricamente controllabili sono simili in funzione e attributi e presentano sovrapposizioni nel design …
