POL, Point-of-Load

L’espressione Point-of-Load identifica sia una particolare topologia circuitale che i moduli di alimentazione specifici per questo impiego. Nelle apparecchiature elettroniche con un elevato livello di complessità, lo stadio di alimentazione fornisce una sola o al massimo due tensioni mentre, spesso, sono necessari più livelli. Non solo: esistono una serie di dispositivi elettronici (FPGA, ASIC, memorie) che presentano una tensione di alimentazione molto bassa ed un consumo di corrente molto alto. Utilizzare lo stadio di alimentazione principale per fornire anche queste tensioni significherebbe utilizzare delle piste, spesso lunghe, attraversate da decine di ampere, con conseguenti cadute di tensione e notevole incremento del rumore.

Decisamente meglio arrivare in “loco” con i 5 o 12 volt del rail di alimentazione ed utilizzare lì un convertitore DC/DC in grado di fornire le basse tensioni necessarie con le relative elevate correnti. In questo modo, ad esempio, un dispositivo funzionante a 1,1 volt con un assorbimento di 20 ampere determinerà sul rail a 12 volt una corrente di circa 2 A. Il termine “rail” (binario) viene comunemente usato per indicare la linea positiva (o negativa) dell’alimentatore principale. E la tensione di rail è solitamente quella d’ingresso dei convertitori DC/DC utilizzati in questo genere di applicazioni. Convertitori che spesso vengono definiti, appunto, convertitori POL. Si tratta solitamente di moduli incapsulati che utilizzano un performante convertitore DC/DC step-down e che contengono tutti i componenti necessari, bobine comprese; la corrente d’uscita può variare da 10 a oltre 100 ampere. La caratteristica principale di questi dispositivi è l’efficienza di conversione (eta, η) che deve essere la più alta possibile al fine di ridurre al minimo il calore generato. Valori compresi tra 90 e 95% rientrano nella norma. Ovviamente questi convertitori utilizzano efficienti sistemi di regolazione della tensione d’uscita al fine di mantenere costante la tensione erogata e ridurre al minimo il rumore.

Quasi sempre i sistemi di regolazione (che possono essere analogici o digitali) utilizzano loop di feedback. Molto usata è anche la topologia denominata “compensation-free” dove la risposta ai transienti dovuti a variazioni del carico viene effettuata monitorando e regolando la carica fornita al carico, ciclo dopo ciclo. Questa tecnica consente al regolatore di tensione di ottimizzare la risposta durante ogni ciclo di commutazione del regolatore senza ricorrere alla compensazione dell’anello di retroazione. Questa topologia offre ovviamente una bassa latenza nella risposta ai transitori ed è ottenuta grazie all’implementazione di un percorso di segnale più veloce nel circuito di compensazione. Uno dei vantaggi legati alla bassa latenza e alle caratteristiche di risposta ai transitori non lineare è la riduzione del numero di condensatori di disaccoppiamento di uscita richiesto. Grazie alla più bassa latenza di questa architettura è possibile aumentare la frequenza di commutazione, riducendo il numero e le dimensioni dei componenti utilizzati nel modulo POL.