Mentre un tempo l'idea di potenza nell'elettronica era relativamente semplice, un'isola con chiari confini e aspettative di base, oggi è più che mai chiaro che le nuove possibilità, che hanno ampliato le frontiere, spingono a cercare soluzioni sempre nuove e al di là dei confini tradizionali, rendendo il mondo dei sistemi di potenza necessariamente più complesso, come avviene per gli altri settori dei circuiti moderni. Per ogni settore dei sistemi e componenti moderni cresce la domanda di dispositivi sempre più smart e in grado di assolvere a funzioni complesse, il che porta le aziende leader del mercato, come Exar Corporation, a ridefinire l'equilibrio tra semplicità e funzionalità complessa nell'elettronica di potenza di nuova generazione. In una recente intervista, il direttore marketing di Exar per i prodotti di potenza, Jon Cronk, fa una dettagliata analisi della recente linea di PMIC Universal della casa, fornendo anche qualche informazioni sulle performance di mercato che l'azienda si aspetta di ottenere per il presente e per il prossimo futuro.
"Le maggiori forze trainanti che osserviamo nell'attuale mercato dei sistemi di potenza sono intelligenza e modalità di bassa potenza caratterizzate da semplicità, densità ed efficienza, qualità ottenibili attraverso telemetria e monitoraggio, controllo dinamico e riconfigurabilità dei sistemi di potenza," spiega Cronk. Fa inoltre notare che Exar è impegnata nello sviluppo di dispositivi di potenza programmabili da oltre un decennio, ha rilasciato il primo componente nel 2009 e le parti più recenti nell'ultimo trimestre dello scorso anno. Grazie agli ultimi prodotti, Exar continua ad essere rinomata nel settore dei cosiddetti PMIC "universali", anche se, come spiega Cronk, "parliamo di "PMIC Universal" in senso ironico, dato che i PMIC sono dedicati a un particolare processore". Purtroppo però, spiega, i processori non funzionano allo stesso modo per tutti i clienti. "I nostri PMIC Universal sono destinati a un mercato specifico, analogamente agli FPGA, il che significa che possono essere utilizzati per qualunque tipo di sistema incorporato immaginabile. Questo è il motivo per cui oggi i nostri PMIC Universal sono i più diffusi del mercato".
I PMIC di Exar, che forniscono una gestione della potenza intelligente, ad alta densità ed efficienza, consentono di eseguire operazioni complesse e, allo stesso tempo, semplificare il resto del sistema. Questi prodotti si adattano a un'ampia varietà di campi, dai sistemi di teleconferenza alle videocamere IP fino ai sistemi audio di fascia alta e alle applicazioni militari. Cronk continua spiegando come la massiccia presenza di Exar sul mercato rappresenti un potente traino per il successo delle innovazioni nel campo della progettazione di PMIC universali: "Exar è eccezionalmente presente in un'ampia gamma di applicazioni, il che ci ha spronati a rilasciare il nostro ultimo prodotto a novembre, l'XR77129, che è l'unica parte programmabile con loop di controllo digitale e una gamma d'ingresso a 40 V sul mercato". Exar ha rilasciato anche cinque moduli di potenza per rispondere alla crescente domanda di densità e semplicità, due dei quali nell'ambito dei PMIC universali (l'XRP9710 e l'XRP9711). "Abbiamo anche rilasciato tre moduli di potenza che utilizzano uno schema di controllo puntuale e costante brevettato," aggiunge Cronk.
Uno dei principali punti critici per il mondo degli attuali sistemi di potenza avanzati è la ridefinizione di semplicità ideale in relazione ai sistemi complessi di oggigiorno. Come spiegato dal signor Cronk, molto del lavoro di Exar consiste nel creare un equilibrio innovativo tra semplicità e funzionalità avanzata. "Ad esempio," continua Cronk, "un progetto potrebbe contenere alcune sofisticate sequenze, tempistiche e report dei guasti adatti alle necessità di un particolare sistema. È qui che entrano in gioco i nostro PMIC universali". Nei prodotti Exar la maggiore attenzione alla semplicità d'insieme è chiara, vista l'inclusione di strumenti di progetto che consento agli utenti di integrare facilmente i PMIC universali nei propri sistemi specifici. "In poche parole," riassume Cronk, "facciamo in modo che modificare questi sistemi di potenza sia semplice e veloce per il cliente, al fine di soddisfare le esigenze del loro FPGA prima che sia inserito sulla scheda".
Cronk parla anche di un caso particolare che dimostra in maniera efficace i vantaggi reali dei design adattabili di Exar. Spiega, infatti: "Siamo stati in grado di aiutare un cliente che si trovava a fronteggiare un problema di sovratensione poco comprensibile, che stava causando interruzioni ai danni di un ampio sistema. È stato sufficiente modificare un solo bit da 0 a 1 nella configurazione del componente che si trovava nella memoria non volatile, il che ha disabilitato immediatamente la protezione contro la sovratensione". Conseguentemente, il cliente di Exar è stato in grado di eliminare tutti i guasti dalla sera alla mattina, senza inviare un tecnico sul campo. "Se avessero utilizzato un controller analogico di qualunque tipo, la sovratensione sarebbe stata trattata come una funzione interna del chip e il cliente non sarebbe stato in grado di risolvere il problema," continua Cronk, ribadendo che "ciò dimostra quando sia vantaggiosa la configurabilità da remoto offerta dai nostri PMIC Universal".
Non potevamo, naturalmente, esimerci dal chiedere a Jon maggiori dettagli sulle specifiche di efficienza di alcuni recenti prodotti di Exar e, per fortuna, abbiamo ottenuto una risposta. "Attualmente i nostri PMIC universali offrono i consumi energetici più bassi del mercato," chiarisce immediatamente. "Le modalità a carico leggero e basso consumo fanno da traino nel mercato, ma, se si analizzano i nostri PMIC universali, si scopre che noi siamo gli unici a offrire la modalità nota come PFM digitale, in grado di ridurre i consumi energetici a carichi leggeri negli alimentatori, in modo da far diminuire significativamente le perdite da commutazione". Cronk spiega come l'XRP7724 di Exar e il successivo XR77129 a 40 V possono mantenere l'efficienza al di sopra dell'80%, con carichi leggeri fino a 10 mA su una linea a 20A. Naturalmente, Cronk sa che i fatti parlano da sé e conclude dicendo che "grazie a queste specifiche tecniche, le soluzioni Exar offrono la maggiore efficienza in assoluto per carichi leggeri".
Riassumendo alcune discussioni più approfondite in merito alla famiglia di PMIC universali di Exar, Cronk trova il tempo per sottolineare alcuni fattori specifici che differenziano Exar dai suoi competitor. "Un'importante differenza," dice, "consiste nel fatto che tutti gli altri compiono i controlli digitali con un ARM, in un core DSP o PIC che esegue codice. Tali opzioni consumano enormi quantità di energia, anche quando non sono attive". Anziché utilizzare un processore che esegue codice, spiega, Exar usa una macchina a stati, riducendo i costi e assicurando "che tutto sia in ordine in anticipo," sottolinea Cronk, aggiungendo che in questo modo "si riduce la corrente quiescente di un ordine di magnitudine".
Considerando la varietà di clienti che Exar spera di poter servire impegnandosi attivamente per rendere i PMIC davvero il più "universali" possibile, Cronk dichiara che a volte "è possibile entrare in contatto con una piccola azienda, nella quale una sola persona si occupa dell'intero sistema hardware e, generalmente, non è esperta di potenza". Exar si augura che il servizio semplificato che è in grado di offrire aiuti a facilitare il lavoro non solo per questa tipologia di clienti, ma anche per "i clienti di dimensioni maggiori, come Intel, che vantano una grande esperienza nella potenza, e possono scegliere, e scelgono, prodotti come l'XRP7724 di Exar per alimentare le loro piattaforme, come nel caso della piattaforma Grantley di Intel, perché, particolarmente a quel livello, noi offriamo il miglior rapporto tra costi e telemetria attualmente disponibile".
In generale, è vero che in passato i sistemi di potenza erano in grado di funzionare in maniera efficace semplicemente fornendo energia e rispettando i requisiti di scalabilità. Cronk, tuttavia, sottolinea come oggi l'intelligenza assuma sempre maggiore importanza, anche a livello di componentistica. "Grazie ai nostri PMIC universali e ad altri prodotti programmabili analoghi, ora abbiamo un sistema di potenza che può essere toccato dall'ingegnere software. Se il tuo sistema di potenza non può essere toccato dal tuo sistema software, quell'hardware sulla sua scheda non ti consente di differenziare il tuo prodotto," insiste. Fortunatamente, in un universo pieno di possibilità, Exar continua ad impegnarsi per rendere l'universale adattabile all'individuale.