La gestione dell'alimentazione svolge un ruolo importante praticamente in ogni apparecchiatura elettronica. Un sottosistema di gestione dell'energia efficace può influire sull'affidabilità, le prestazioni e il time to market delle apparecchiature elettroniche associate.
Tutti i sottosistemi di gestione dell'alimentazione utilizzano tecniche lineari, a commutazione o una combinazione di entrambe le configurazioni. Gli alimentatori lineari conducono sempre corrente, mentre gli alimentatori in modalità switch accendono e spengono l'alimentazione ad alta frequenza. Le differenze tra i due includono dimensioni e peso, capacità di gestione della potenza, EMI e tecniche di regolazione.
La progettazione generale del sottosistema di gestione dell'alimentazione coinvolge diverse sfide generali. Uno spazio adeguato deve essere disponibile per l'alimentatore, ovvero è necessario assicurarsi che l'alimentatore si adatti allo spazio previsto. Inoltre, assicurarsi che vi sia spazio sufficiente adiacente all'alimentatore per consentirne il raffreddamento se si utilizza quello a convezione naturale. Se si utilizza il raffreddamento ad aria forzata, accertarsi di avere sufficiente movimento dell'aria intorno all'alimentazione.
Diverse applicazioni sanitarie richiedono varie soluzioni di gestione dell'alimentazione. Da un punto di vista del risparmio energetico, l'assistenza sanitaria è un mercato molto interessante. Sebbene i cicli di progettazione all'interno dell'assistenza sanitaria siano piuttosto lunghi, un alto livello di innovazione sta alimentando la necessità di una nuova elettronica sanitaria.
Dal punto di vista della gestione dell'energia, tutti questi sistemi richiedono un alto livello di integrazione a causa della portabilità richiesta. È necessaria un'elevata efficienza energetica per sistemi realmente portatili e quindi funzionanti a batteria. Qui un minore consumo di energia aumenterà il tempo di funzionamento del dispositivo senza ricaricare o sostituire le batterie. Infine, una specifica importante è anche il costo. Mentre in altre applicazioni di carattere non sanitario il costo di una soluzione di gestione dell'energia potrebbe non essere una specifica chiave, nel settore sanitario invece rappresenta un elemento di design essenziale. Nella strumentazione, nel monitoraggio dei pazienti e nell'imaging, le soluzioni di gestione dell'alimentazione saranno ancora più ottimizzate per lavorare bene con componenti ad altissima precisione.
Il power management è di fondamentale importanza per ogni dispositivo elettronico e particolarmente critico per le applicazioni di bassa potenza alimentate a batteria: indossabili, dispositivi IoT e alcuni elettromedicali. In commercio esistono diverse soluzioni integrate di PMIC (Power Management IC) che possono sollevare in parte il progettista dallo sviluppo dello stadio di alimentazione. Oltre a includere diversi regolatori di bassa potenza LDO, questi componenti hanno correnti a riposo ultra basse (si parla di nanoA) e possibilità di escludere i carichi tramite interruttori programmabili (azzerando così le correnti di dispersione).
L’evoluzione dei dispositivi elettronici dipende in larga misura dalle tecnologie di energy harvesting e di gestione dell’alimentazione. Se da un lato è necessario stabilire con esattezza il fabbisogno energetico, dall’altro bisogna far fronte al problema del funzionamento continuo che non sempre viene garantito, soprattutto nei dispositivi a basso consumo.