48°V: l'evoluzione dei 12°V

Le esigenze di potenza del settore automotive spingono all'adozione dei 48°V

Grazie al dispositivo bidirezionale NBM2317 di Vicor, le automobili potranno convertire i 48°V in 12°V con facilità, garantendo perdite minime e un cablaggio più leggero. (Immagine per gentile concessione di Vicor Corporation)

Il settore automotive, come molti altri, da molti anni ha stabilito una tensione di funzionamento standard. Tuttavia, con il passare del tempo e l'avanzare delle tecnologie, anche gli standard si evolvono. Possiamo osservare questa evoluzione nel settore automotive.

Le prime automobili non avevano alcun impianto elettrico: il motore veniva avviato con un caricatore a manovella e i fari erano alimentati a olio. Giunse poi l'epoca delle batterie piombo-acido, seguite dall'alimentazione a 6 V. La cosa per un po' funzionò, ma mano a mano che i motori si fecero più grandi e vennero aggiunti più componenti elettronici, servì più potenza. E così, i 12°V divennero il nuovo standard.

Oggi ci troviamo a un altro giro di boa. Le esigenze in fatto di potenza del settore automotive crescono sempre più, soprattutto per i veicoli autonomi, per l'intelligenza artificiale incorporata nei veicoli e per gli organi di trasmissione e l'infotainment.

Le batterie a 12°V non sono più sufficienti. Il prossimo passaggio logico è quello ai 48°V. Non si tratta di un cambiamento difficile, in quanto molte automobili utilizzano già una soluzione a due batterie, dividendo l'erogazione di potenza tra una tradizionale batteria da 12°V e una batteria agli ioni di litio da 48°V. Probabilmente ci troviamo in un periodo di transizione prima che le automobili adottino come nuovo standard i 48°V.

48 V sono più efficienti per molti settori

I data center possono mantenere le infrastrutture legacy riducendo quando necessario i 48 V a 12°V. (Immagine per gentile concessione di Vicor Corporation)

Anche altri settori stanno passando ai 48°V. Un simile cambiamento sta accadendo nei data center. Al momento usano dei bus di alimentazione da 12°V e vorrebbero passare ai 48°V per rispondere in modo più efficiente alle richieste di potenza sempre maggiore.

Anche gli utensili elettrici richiedono una tensione più alta, e hanno portato a una coppia maggiore e a batterie di dimensioni più contenute. Oggigiorno è molto facile trovare degli utensili a 48°V, più costosi, ma capaci di mantenere la carica più a lungo e fornire una coppia maggiore. Anche il settore industriale LED trae vantaggio dall'utilizzo dei 48°V, soprattutto per quanto riguarda l'illuminazione per esterni, dove la potenza richiesta è maggiore. In questo modo, i display sono più luminosi, più ampi e più efficienti.

Qual è il vantaggio della potenza a 48°V?

I 48°V permettono di aggiungere altra potenza con meno perdite di commutazione. Ciò è possibile in quanto meno corrente passa attraverso la stessa quantità di rame. In questo modo, la corrente può percorrere distanze maggiori e alimentare più dispositivi. I 48 V ricevono una valutazione di tensione di sicurezza extrabassa (SELV), il che significa che si tratta di un sistema sicuro che non richiede speciali cautele. È infatti inferiore ai 60°V, il limite per le tensioni considerate sicure da gestire. Inoltre, il cablaggio non richiede schermature aggiuntive né rischia il surriscaldamento.

Dunque perché non passare subito ai 48°V?

Innanzitutto, i costi superiori e le maggiori dimensioni di una batteria possono essere un ostacolo. Pur avendo i suoi vantaggi, l'alta tensione presenta anche delle limitazioni. I contatti per i sistemi a tensione più alta devono essere più resistenti e costano di più, in quanto si corrodono più velocemente. Ma, con l'avanzare della tecnologia, ridurre questi svantaggi è diventato più facile. Oggi la maggior parte delle infrastrutture e dei progetti è pensata per i 12°V. Una volta fissato uno standard, potrebbe essere difficile convincere le persone ad adottare qualcosa di nuovo, in quanto tutti i loro componenti funzionano a 12°V.

NBM2317 offre una conversione bidirezionale da 48°V a 12°V con massimo rendimento pari al 98% a 800 W in potenza continua. (Immagine per gentile concessione di Vicor Corporation)

Oggigiorno, la maggior parte di questi sistemi sta cercando di creare un collegamento tra i 12°V e i 48°V. Non si sta puntando a una rivoluzione completa dell'infrastruttura, ma a una transizione delle loro architetture. Ad esempio, le automobili semi-ibride più recenti utilizzano due batterie, una a 12°V e una a 48°V. Le aziende stanno facendo in modo che non sia necessario cambiare l'intero sistema tutto in una volta, ma sia possibile adottare man mano la nuova struttura di alimentazione. In questo modo, adottando via via tensioni maggiori, serviranno più parti per la transizione dei sistemi.

È qui che si inseriscono aziende come Vicor, che ha appena presentato un ottimo componente "di collegamento", NBM2317. Questo fornisce una conversione bidirezionale da 48°V a 12 V con massimo rendimento pari al 98% a 800 W in potenza continua e una potenza di picco pari a 1°kW in un contenitore di meno di 3,3°cm3. Vicor offre una famiglia di componenti a 48°V utili per realizzare la vostra catena di alimentazione a 48°V e a passare all'infrastruttura a 48°V.



Informazioni su questo autore

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Ben Roloff, Associate Applications Engineer presso Digi-Key Electronics, dal 2016 è al servizio dei clienti per soddisfare ogni loro esigenza nel campo dei microcontroller. Nato nel 1991, quando l'internet non era ancora entrata nelle case, Ben è però cresciuto di pari passo con questa tecnologia rivoluzionaria durante la sua formazione scolastica. È stato il suo interesse per i computer che lo ha spinto a perseguire una formazione informatica, conseguendo una laurea in ingegneria informatica presso la South Dakota School of Mines and Technology.

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