מאת: אריק וינשטיין
המושג הספק ספרתי או Digital Power הפך להיות אחד מאבני היסוד בתכנון ספקי הכוח במערכות והתקנים. כל תחום ההספק הספרתי צעד בשנים האחרונות צעדים גדולים קדימה ומעגלי ההספק ניתנים היום לתכנון ויישום בצורה מהירה וזאת בעזרת בקרים ספרתיים ותכנות ממוחשב של הספקים. חברת Intersil המיוצגת בישראל ע”י אלינה הנדסת אלקטרוניקה, הציגה לאחרונה גרסה מעודכנת למערכת התכנון הממוחשבת שלה, PowerNavigator וגם את רכיב ה-ZL8101 לניהול הספק דיגיטאלי. ה-PowerNavigator היא פלטפורמת תוכנה שתומכת בתכנות ניהול ההספק בכל רכיבי החברה שתומכים בתקן PMBus תוך כדי שימוש בממשקי GUI מתקדמים המאפשרים לתכנת פרמטרים, כמו מתח או זרם מוצא בצורה מהירה, ובכך מקצרת זמני פיתוח ביחס לטכנולוגיות אנלוגיות. ה-ZL8101 הוא בקר PWM DC-DC עם מנגנון בקרה ספרתית אדפטיבית המיועד לעבוד עם דרייברים כמו ISL6611 או ZL1505 של החברה. הרכיב עושה שימוש באלגוריתם אדפטיבי לשיפור הביצועים ומציג יעילות המרה גבוהה לתחום רחב של עומסים כמו גם חיבור מקבילי של מספר התקנים במוצא. ה-ZL8101 משמש כאבן בנין ליישומי הספק DC וניתן להשתמש בו החל מתכנונים הדורשים ספקי כוח עם פאזה-יחידה ומתח כניסה החל מ-4.5 וולט ועד לספקי כוח עם כמה פאזות ומתח כניסה החל מ-12 וולט. רוב פרמטרי ההפעלה ניתנים לקביעה ע”י נגדים חיצוניים או ע”י שימוש בתוכנת ה-PowerNavigator. השימוש ברכיב מתאים ליישומים כמו שרתים וציוד אחסון, ספקי מתח וציוד תקשורת ורשתות.
Intersil, הפעילה בתחום המוליכים למחצה מזה 25 שנה, בחרה לאחרונה באלינה הנדסה לשמש כמפיצה בישראל. פאולו סקארפה (Paolo Scarpa), מנהל מכירות דרום אירופה ב-Intersil על החידושים האחרונים ועל השוק הישראלי כפי שרואים אותו בחברה. גם בתפקידו הקודם בחברת IDT היה פאולו אחראי על ישראל כך שיש לו הכרות מעמיקה עם השוק המקומי והשחקנים הפעילים בו: “אין ספק שהשוק הישראלי הוא בין המתקדמים ביותר מבחינה טכנולוגית ולכן אני רואה בו בעל פוטנציאל גדול למוצרי Intersil שממוצבים בקצה הגבוה של הביצועים, ואנו מתכוונים ביחד עם אלינה להשקיע פה הרבה”. חברת Intersil המונה למעלה מ-1400 עובדים, ממוקמת בליבו של עמק הסיליקון ונרכשה בעבר הרחוק ע”י GE עד שיצאה לדרך עצמאית בשנת 1999 וכיום מניותיה נסחרות בנאסד”ק. החברה סיימה את שנת 2012 עם מחזור של מעל 600 מיליון דולר. ל-Intersil ארבעה עשר מרכזי תכנון ופיתוח סביב העולם כאשר השניים המובילים הם בארה”ב-בקליפורניה ובפלורידה, באחרונה יש לה גם FAB בו היא מייצרת את השבבים.
מוצרי החברה מתחלקים לשתי קבוצות עיקריות:
קבוצת הרכיבים ומודולים (MCM) לניהול הספק התומכת בטווח רחב של הספקים ודרישות.
קבוצת ה-Analog & Mixed Signal הכוללת מגברים, ממירים מהירים, פוטנציומטרים דיגיטאליים, חיישני תאורה וקירבה ועוד.
פאולו סקארפה: “בחברה מתבצעת פעילות תכנון ופיתוח רבה בכל זמן, ונקודת מפתח באסטרטגיה של החברה היא להוביל בחדשנות. אנו מכוונים את מוצרי החברה לביצועים הגבוהים דבר שמאפשר לנו להיכנס לשווקים דורשניים ביותר כמו תעשיית החלל ושוק התקשורת. כחלק מהחיזוק הטכנולוגי רכשנו כמה חברות מובילות כמו Xicor בתחום הפוטנציומטרים הדיגיטאליים ו-Zilker Labs בתחום ניהול ההספק”
בניהול ההספק, ל-Intersil מגוון רכיבים ומודולים בשלוש רמות אינטגרציה:
בקרים (הדוחפים התקני FET Power חיצוניים)
מייצבי Integrated FET
מודולים משולבים להספקים גבוהים במיוחד המאפשרים צמצום גדול בשטח הנדרש (כפי שנראה באיור-1) וויתור על חלק מהרכיבים החיצוניים הנדרשים.
סקרפה: “צפיפות ההספק היא פרמטר קריטי ליצרני ציוד תשתית, והמודולים מציעים להם את הפתרון הנדרש. צפיפות ההספק של המודולים שלנו מתחילה ב-10W/cm2 וכעת אנו מתקרבים כבר ל-50W/cm2 בהספק של עד 220W. בנוסף, כל הפרמטרים ניתנים לשינוי ולניטור דרך SMBus/PMBus וחלקם גם לשינוי וניטור בזמן-אמת.
לשימוש בבקרת הספק דיגיטאלית יש כמה יתרונות ביחס לטכנולוגיות האחרות:
1. ניתן טרם ייצור השבב לבנות אב טיפוס (בד”כ בעזרת FPGA) ולבדוק את הרכיב בספק כוח אמיתי תחת תנאי עומס שונים. אלגוריתם הבקרה והתכן הספרתי מאומתים כדי להגיע לדרישות הרצויות – ואז ניתן לעבור לייצור שבב ההספק תוך שימוש בקוד המאומת וזאת בניגוד לשבבי הספק אנלוגיים שבהם לא ניתן לבדוק את הביצועים בתנאי אמת אלא רק לאחר ייצור השבב.
2. יתרון נוסף – היכולת לשנות ולכוון את פרמטרי הבקרה בזמן-אמת בהתאם לתנאים האמתיים כמו העומס או הטמפרטורה.
3. EMI: השימוש בבקרה דיגיטלית יכול לספק שיטות נוספות כדי למנוע או להקטין את EMI, שמהווה את אחד האתגרים הגדולים למהנדסים המתכננים ספקי כוח. שבב הספק דיגיטלי יכול לשלוט בקצב שינוי (slew rate) של ההדלקה של ה-Power FET בתגובה להעמסה במוצא ובכך להקטין את ה-EMI.
קו מוצרים נוסף שבו מתבלטת החברה הוא חיישני תאורה (Ambient Light Sensors) וחיישני קירבה (Proximity Sensors) וחיישנים המשלבים את שתי הפונקציות. סקארפה:”היום במערכות רבות משולבים התקני תצוגה כמו במערכות תעשייתיות או פרסום. חיישני התאורה מאפשרים לכוון את עוצמת ההארה של המסכים בהתאם לתאורת הסביבה. גם לחיישני קירבה יש יישומים רבים ואחד מהם שנוגע לכולנו הוא בטלפון הסלולארי – בזמן שמדברים בטלפון ניתן לכבות את המסך ובכך לחסוך באנרגיה. יישום נוסף לחיישנים אלו הוא בקרת תאורה ואנרגיה במשרדים במיוחד היום כאשר חסכון באנרגיה הוא הכרח ולא רק אופציה. תחום יחסית חדש שמתחיל להתפתח הוא זיהוי תנועות (Gesture recognition) וכבר יש לנו פעילות בפיתוח חיישנים לתחום זה.
“אריה יוסף, מנכ”ל ונשיא אלינה הנדסה מייחס חשיבות רבה לשיתוף פעולה עם Intersil: “למוצרים של Intersil יש סינרגיה למגוון המוצרים שאלינה מפיצה ואנו פעילים כבר בשווקים הרלוונטיים לרכיבים של Intersil כמו האבטחה, תעשיית החלל והצבאית, תקשורת ועוד. ההערכה שלי היא כי מוצרי Intersil יהוו מרכיב עיקרי בסל המוצרים של אלינה”.
