mundo electronico - 413

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Nº 413 • NOVIEMBRENº 413 • NOVIEMBRENº 413 • NOVIEMBRENº 413 • NOVIEMBRENº 413 • NOVIEMBRENº 413 • NOVIEMBRE 09 09 09 España: 19España: 19España: 19España: 19€ - Extranjero: 27 - Extranjero: 27 - Extranjero: 27€ € - CETISA EDITORES- CETISA EDITORES- CETISA EDITORES- CETISA EDITORES

ELECTRÓNICADE POTENCIA.Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia (I)

COMPONENTES.Alternativaa la fl ash NOR

NORMATIVA.La Directiva EuP

DOSSIER.Optoelectrónica

AGENDA.España será país protagonistade CeBIT 2010

Sensórica.- Sensores a buen precio- Aterrizar aviones: cómo hacerlo rápido y seguro- Monitorizar el sueño

Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencial continuo incremento de la frecuencia de trabajo de los convertidores conmutados hace cada vez más crítico disponer de un conocimiento detallado de las pérdidas de conmutación en los semiconductores. Un cálculo detallado de dichas pérdidas puede realizarse con herra-mientas software específi cas de simulación a nivel físico que tienen en cuenta la estructura física de los semiconductores, o de simula-ción circuital, como por ejemplo PSpice, que utilizan circuitos equiva-lentes proporcionados por el fabricante para representar el compor-tamiento de cada elemento. Estos programas no son ampliamente utilizados por los diseñadores, por lo que muchas veces recurren a modelos analíticos que permiten además comprender en profundidad los procesos que están teniendo lugar.

Este tipo de modelos, normalmente recurriendo a ciertas simplifi ca-ciones, analiza en detalle el comportamiento del transistor durante su encendido y su apagado, lo que proporciona una estimación más o menos razonable de las pérdidas, según el modelo utilizado. Tradicio-nalmente se ha venido utilizando el llamado modelo cuasi lineal, que se basa en considerar que el proceso de conmutación viene esen-cialmente determinado por las capacidades parásitas del transistor (MOSFET “lento”). Esta suposición puede perder validez si los tran-sistores son capaces de conmutar lo sufi cientemente rápido como para que el proceso de conmutación esté en realidad limitado por las inductancias parásitas presentes en el circuito (MOSFET “rápido).

El artículo en cuestión está dividido en dos partes; en la primera se analiza en detalle el modelo clásico, exponiendo sus ventajas e in-convenientes, y se propone un modelo que tiene en cuenta todos los elementos parásitos del circuito. Este modelo está orientado a con-vertidores de baja tensión y media-alta corriente; se expone con todo detalle para el caso de un convertidor reductor síncrono, tratando de proporcionar una visión clara y detallada del proceso de conmutación cuando éste se ve limitado inductivamente y permitiendo deducir el efecto que los distintos parámetros del transistor y el circuito tienen sobre la conmutación.

En la segunda parte se presentan diversos experimentos realizados para comprobar la validez de los distintos modelos en diversas situa-ciones; dichos experimentos recalcan la importancia de los distintos elementos parásitos que determinan el proceso de conmutación. También muestran que el modelo tradicional efectivamente pierde validez en algunas situaciones, mientras que el modelo propuesto, dentro de las limitaciones de un modelo analítico simplifi cado, es capaz de realizar una estimación bastante precisa de las pérdidas de conmutación. Por último, utilizando los modelos presentados se pro-porcionan algunas pautas a seguir para la correcta selección de los transistores de un reductor síncrono en función de sus características más determinantes, con objeto de maximizar su rendimiento.

mundo

Premio Excelencia ala Comunicación 2006

Col.legi d’EnginyersTècnics deTelecomunicacions

(COETTC)

E

EDITORIAL

Mundo Electrónico | NOV 09

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EDITOR ÁREA ELECTRÓNICA: Eugenio Rey [[email protected]] DIRECTOR: Sergio Lorenzi [[email protected]]

COLABORADORES: Juan José Salgado y Nuria Calle

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CONSEJO ASESOR JOSÉ LUIS ADANERO, JOSÉ CABALLERO ARTIGAS, ANDRÉS CAMPOS, ERNESTO CRUSELLES, EDMUNDO FERNÁNDEZ, PERE FITER, JESÚS GARCÍA TOMÁS, FRANCISCO J. HERRERA GÁLVEZ, GABRIEL JUNYENT, EMILIO LERA, FRANCISCO J.LÓPEZ HERRERO, MANUEL LÓPEZ-AMO SAINZ, JOSE MIGUEL LÓPEZ-HIGUERA, EDELMIRO LÓPEZ PÉREZ, CARLES MARTÍN BADELL, SALVADOR MARTÍNEZ, JOSÉ A. MARTÍN-PEREDA, MIGUEL DE OYARZÁBAL, RAMÓN PALLÀS, JUAN JOSÉ PERÉZ, RAFAEL PINDADO, JAVIER DE PRADA, VALENTÍN RODRÍGUEZ, SERGIO RUIZ-MORENO, JOSÉ M.SÁNCHEZ PENA, FRANCISCO SERRA, JOSÉ LUIS TEJERINA, PEDRO VICENTE DEL FRAILE, CARLOS VIVAS, JOSEBA ZUBIA.

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03 EditorialSelección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia

06 Actualidad Empresas. La UPC fomenta la colaboración Universidad-Empresa - Rohm

inaugura un centro de diseño en Europa - El sector de las TIC desciende por primera vez en Europa Tecnología. Yokogawa llega a 1,5 GHz y 6,25 Mpuntos por canal - Infi neon

encabeza el proyecto europeo para el desarrollo de vehículos eléctricos -National Semiconductor anuncia un controlador avanzado de LED

14 Dossier: OptoelectrónicaLa Optoelectrónica avanza con paso fi rme y decididopor Nuria Calle

18 Tendencias

Electrónica de Potencia. Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia (I) por Miguel Rodríguez, Alberto Rodríguez, Pablo F. Miaja y Javier Sebastián

Normativa. La Directiva EuP por Norbert Reintjes

Componentes. Alternativa a la fl ash NOR por Andreas Krizan

36 Sensórica Sensores a buen precio Aterrizar aciones: cómo hacerlo rápido y seguro Monitorizar el sueño

42 Sugerencias de diseñoDiseño con 3 V

44 Productos y serviciosLa solución: National Instruments actualiza LabVIEW

49 AgendaEspaña será país protagonista de CeBIT 2010

50 Índices y avance

EBV ELEKTRONIKwww.ebv.com

La portada


EMPRESAS

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NOV 09 | Mundo Electrónico

Crea una infraestructura de soporte

La UPC fomenta la colaboración Universidad-Empresa

E. R. V.

Inspirado en el modelo seguido en Cambridge (Reino Unido) y Stanford (EE.UU.), el programa K2M (knowled-ge to market) persigue acortar el tiempo que transcurre entre las necesidades y oportunidades empresariales en I+D e innovación y la capacidad de investiga-ción de la universidad en el ámbito de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones.Con esta idea, el edificio K2M, fruto de una inversión de 1,67 M€ realizada por la Conselleria d'Innovaciò, Universitats i Empresa, se ubica en el Campus Nord de la UPC, consta de tres plantas supe-riores, planta baja y tres subterráneos distribuidos en 3.335 m2 destinados a laboratorios, despachos y espacios co-munes en el que además de las 18 em-presas recientemente creadas como “spin-off” de la UPC, se ubican grupos de investigación de los departamentos de lenguajes y Sistemas Informáticos y de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial.

LOS PROYECTOSEntre los proyectos asignados al progra-ma destacan el Microtrón de Cataluña para la construcción y puesta en mar-cha de un acelerador compacto de elec-trones, fruto de la colaboración con el CIEMAT, Sener, Elytt Energy y Alma, el Hospital Gregorio Marañón, el Instituto Catalán de Oncología y el Instituto On-cológico del Centro Teknon, a los que se une un equipo del Instituto Skobeltsyn de Física Nuclear de Moscú.Mareincógnito es un proyecto entre IBM y el departamento de Arquitec-tura de Ordenadores, el Centro de Su-percomputación de Barcelona, para el desarrollo de ordenadores capaces de ejecutar instrucciones a régimen de pe-

taflops por segundo. Lidera el proyecto Jesús Labarta, del Dpto. de Arquitectu-ra de Computadores y del Centro de Su-percomputación de Barcelona.Para estudiar la contaminación atmos-férica y estudiar la calidad del aire, así como proporcionar un servicio de pro-nóstico para todo el territorio español, los programas Terra y Caliope originan la colaboración entre el Instituto Nacio-nal de Meteorología, la financiación del Ministerio de Medio Ambiente y el Dp-to. de proyectos de Ingeniería del Cen-tro de Supercomputación de Barcelona, liderado por José M. Baldasano.Kalidoscope es un proyecto de inves-tigación y desarrollo de software para mejorar la capacidad de Repsol para lo-calizar nuevas reservas de hidrocarbu-ros y mejorar los sistemas actuales de análisis y mejora de imágenes sísmi-cas, que ocupa a personal del Centro de Supercomputación de Barcelona y del Dpto. de Arquitectura de Computado-res de la UPC y cuyo proyecto lidera Jo-sé M. Cela, del Dpto. de Arquitectura de Computadores de la UPC.Para desarrollar una nueva genera-ción de ordenadores especializados en el cálculo en paralelo, expertos del Microsoft Research Cambridge del Rei-no Unido y del Dpto. de Arquitectura de Computación del Centro Nacional de Supercomputación trabajarán en el de-sarrollo de nuevas estructuras partien-do de núcleos de proceso múltiple y de la optimización del hardware y la mejora de la interacción hardware-software. El proyecto está liderado por Mateo Vale-ro, Director del Centro Nacional de Su-percomputación de Barcelona.Actio, Arte y Ciencia es una empresa surgida del departamento de Comuni-caciones Ópticas, cuya especialidad es el análisis no destructivo de obras de arte para determinar la datación, auten-tificación y/o catalogación del patrimo-nio mediante espectroscopía Raman, utilizando tecnologías fotónicas de láser e informática, que se complementan con técnicas de reflectometría infrarro-ja e imagen ultravioleta, así como otras técnicas ópticas.Liderada por Sergio Ruiz-Moreno, del grupo de Comunicaciones Ópticas de la UPC, y fruto de 12 años de investiga-ción en el análisis de pigmentos, la em-presa cubre una importante carencia en el análisis y posterior valoración de pin-turas. En el análisis de pigmentos, la es-

pectroscopía Raman establece, al igual que el ADN en los seres vivos, que to-da molécula tiene un identificador úni-co e irrepetible de forma no destructiva, llegando incluso a discriminar idénticas moléculas atendiendo a modelos crista-lográficos distintos. Y de esta particula-ridad, un aspecto diferencial de sus ser-vicios es la objetividad, que en épocas de avance tecnológico como la actual, está llamado a dejar en la obsolescen-cia los métodos tradicionales seguidos hasta la fecha basados en la subjetivi-dad derivada de la mera la observación del ser humano. Al tratarse de pruebas no destructivas, los análisis pueden rea-lizarse tantas veces sea necesario para desvelar posteriores repintes o manipu-laciones en las obras.Miembros de la empresa obtuvieron el primer premio a la innovación, otorgado por el CIDEM en 2006.El desarrollo de sensores de viento para la superficie del planeta Marte es la finalidad del proyecto Marslab, en el que colaboran el grupo de investiga-ción de Micro y Nanotecnología del Dp-to. de Ingeniería Electrónica, liderado por el profesor Luis Castañer, junto con el INTA, la Universidad Complutense de Madrid, la Universidad Carlos III, el CSIC y la empresa Arquimea. Una se-gunda parte del proyecto, denominado METNET, establece la colaboración de Rusia, Finlandia y España para crear una red de estaciones meteorológicas en la superficie del planeta rojo.El proyecto Blocksat persigue el desa-rrollo de un equipo de navegación y co-municaciones por satélite para ser em-barcado en trenes como elemento de seguridad en líneas férreas de una sola vía, financiado por el Mº de Fomento y en el que participan Sener, Ferrocarrils de la Generalitat, Panytec y un grupo de investigadores del Dpto. de Teoría de la Señal y Radiocomunicaciones, lidera-dos por Antoni Broquetas.La monitorización de espacios vía móvil e Internet mediante una red de sensores es un proyecto del Dpto. de Ingeniería Telemática de la UPC, que ha solicitado la creación de una “spin off” liderada por Joseph Paradells, del Dpto. de Ingeniería Telemática.En el proyecto Radiómetro de aper-tura real, avio R/C y Cube Sat a cargo del departamento de Teoría de Señal y Comunicaciones se desarrollan prototi-pos de cargas útiles en satélites de ob-

Con la inauguración del edificio K2M en el Campus Nord de Barcelona, la Universidad Politécnica de Cataluña reafirma su compromiso con la innovación multisectorial tendiendo un puente entre la investigación universitaria y su materialización comercial en el mundo empresarial.

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servación de la Tierra, así como radiómetros de microondas y reflectómetros de señal GPS, junto con el diseño de un pico-satélite experimental tipo Cube-Sat como plataforma demos-tradora de pequeñas misiones científicas.La predicción meteorológica para la gestión segura de aviones es un proyecto que implica la participación de la “spin off” HYDS, surgida del Centro de Investigación Aplica-da en Hidrometeorología (CRAHI-UPC) en la que también co-labora la Agencia Espacial Alemana (DLR).El software para la gestión del tráfico y el transporte es un ámbito que implica tres proyectos interrelacionados: Si-metría (modelos de simulación para la evaluación de esce-narios multimodales de transportes globales y regionales), Mobitrans para crear un prototipo experimental de sistema integral de planificación de viajes interactivo que favorezca la toma de decisiones para seleccionar itinerarios y modos de transporte alternativos favorecedores de la intermodalidad; y Réplica para diseñar un software para hacer más sostenible y competitivo el transporte de mercancías en España. En estos proyectos participan CENIT, consorcio formado por la UPC y la Generalitat de Cataluña) y PROMALS (Grupo de Investi-gación en Programación Matemática, Logística y Simulación del Dpto. de Estadística y Operación Operativa).El sistema de navegación GPS/Galileo de alta precisión es motor del Wide Area Real Time Kinematic (WARK), pro-yecto que habilita la ubicación con precisión centimétrica uti-lizando básicamente la estructura del sistema europeo EG-NOS desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA) para la Aviación Civil y realiza el grupo de Astronomía y Geomática de la UPC. El proyecto está liderado por Jaime Sanz, del Dpto. de Matemática Aplicada IV, de la UPC.La aplicación de redes de sensores inalámbricos aplica-dos a la gestión del espacio urbano surge de la colabora-ción entre el grupo de investigación Antennalab y de las em-presas Grup Iviron y SantaCole que, a través de Urbiótica, de-fine, produce y comercializa los productos resultantes. Por parte de la UPC, participa el Dpto. de Teoría de la Señal y Co-municaciones, liderado en este caso por Jordi Romeu.BAIP 2020 y España Virtual persigue el desarrollo de nuevas técnicas de visualización inmersiva y realidad virtual para el diseño de nuevos buques de pesca y para la reproducción vir-tual de ciudades en 3D, en el que participan el grupo de inves-tigación Moving de la UPC y la empresa Sener. El responsa-ble de este proyecto es Pere Brunet, del Dpto. de Lenguajes y Sistemas Informáticos de la UPC.Planificación horaria y asignación de tareas, denominado Rational Time, se centra en la definición de algoritmos que resuelven la organización de tiempos de trabajo para proble-mas concretos, un proyecto de investigación que ha dado lu-gar a una empresa “spin off” denominada Rational Time, sur-gida del grupo de Organización Industrial.Modelos predictivos y simulaciones de ingeniería en na-notecnología consiste en diseñar tres sistemas de simula-ción de sistemas complejos (nanotubos de carbono, mem-branas lipídicas y materiales ferroeléctricos) realmente pre-dictivos que permitan establecer la conexión directa con los experimentos y los sistemas reales de ingeniería, que está a cargo del Dpto. de Matemática Aplicada III de la UPC.

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actualidad Empresas

Rohm inauguraun centro de diseño en Europa

Rohm Semiconductor ha anun-ciado la creación de un nuevo cen-tro de diseño europeo (EUDC) que se destinará a la realización de pro-ductos dedicados, gestión de pro-yectos y soporte a diseños de los clientes europeos. El nuevo EUDC se encuentra localizado en la ciu-dad alemana de Wilich-Münchhei-de y con él se pretende dar un im-pulso europeo a los proyectos y a determinados productos.El nuevo centro conjunta la proxi-midad a los clientes europeos con los conocimientos y recursos de la matriz japonesa de forma que pue-de suministrar servicios de todo ti-po y diseños de alta calidad, ade-más del soporte a todos los clien-tes sea cual sea la necesidad de los mismos. Además, les aporta la capacidad de acceso a las últimas tecnologías disponibles.El mercado europeo está incre-mentando las capacidades de sus productos y, por tanto, requiere un diseño más preciso de los mismos para que puedan reducir el espa-cio que utilizan. La telefonía móvil y la automoción son dos merca-dos claves en Europa y que son ejemplos ilustrativos del aspecto de reducción de espacio y consu-mo energético mientras se incre-mentan las funcionalidades.Por esta misma razón, el EUDC se centrará en el estudio de los con-troladores para dispositivos LCD y LED, gestión de consumo, contro-ladores para automoción, disposi-tivos EEPROM, sensores y solu-ciones de iluminación general de forma que los diseños se puedan utilizar en áreas como la telefonía móvil, control de motores, gestión de energía o en iluminación tanto de edifi cios como en automoción.

Según los datos de AETIC

El sector de las TIC desciende por primera vez en España

Nuria Calle

La Asociación de Empresas de Elec-trónica, Tecnologías de la Información y Telecomunicaciones (AETIC) ha hecho una excepción en su política de comu-nicación de datos y ha decidido explicar a mitad de año la situación del hiper-sector TIC entre julio de 2008 y junio de 2009. El motivo, según Jesús Banegas, presidente de asociación, es el brusco y alarmante cambio en las tendencias de este mercado registrado en los últi-mos meses. El informe presentado por AETIC revela que el sector cayó un 7% interanual y un 13% en el segundo tri-mestre del año.Por subsectores, los componentes electrónicos redujeron su actividad en un 17% aunque en el segundo trimes-tre la tendencia empeoró hasta el 38% debido al comportamiento negativo de los demás sectores.La industria de telecomunicaciones registró la mayor caída interanual (-25%), acelerada por el dato del segun-do trimestre de 2009, con un descenso del 31%, debido a una caída, por prime-ra vez en España, de la cifra de negocio de los operadores, así como a una re-ducción de la demanda de redes fi jas, y un estancamiento del mercado de ban-da ancha fi ja.La electrónica profesional cayó un 8% entre julio de 2008 y junio de 2009 y un 15% en el segundo trimestre a causa de que las empresas han agotado su cartera de pedidos y la reposición ha si-do “muy limitada”. El volumen de ne-gocio de la electrónica de consumo ca-yó un 22% interanual y un 27% en el segundo trimestre, lastrada por la baja-da de precios de los televisores, en tor-no al 25%, y a una reducción próxima al 10% de las unidades vendidas.La facturación en servicios de teleco-municaciones descendió un 4% inte-ranual y un 8% trimestral, con tenden-cias negativas en todos sus áreas ex-cepto en el de acceso a Internet, que mantiene un ritmo positivo aunque de-creciente. El sector de TI descendió un

2% su volumen de negocio durante los doce meses y un 15% en el segundo trimestre.

VOZ DE ALARMAAnte este escenario Benegas se mues-tra preocupado y destaca que “es la pri-mera vez en la historia que todas las áreas que componen el hipersector TIC descienden. Desde 1970, año en el que se empezó a analizar este mer-cado, sólo ha habido dos momentos de crecimiento cero. Estos fueron en el año 1992 y 2008, nunca antes se ha-bía decrecido”. La patronal se muestra especialmente inquieta porque la caída del sector responde a la suma del signo negativo de todos los segmentos.El presidente de AETIC advierte que es-tos datos son una mala noticia, pero no sólo para el sector TIC, también para el resto de la sociedad porque “suponen un impedimento para la recuperación sostenida de la economía del país”. Ba-negas considera que no es posible pen-sar en una recuperación de la econo-mía sin el impulso de este hipersector, porque es el centro de la innovación. En este sentido, sostiene que la ac-tual política del Gobierno en materia de I+D+i es un “claro error” y se muestra sorprendido con el “nuevo giro experi-mentado en la política de Zapatero, que hizo más por innovación que sus ante-cesores en la anterior legislatura, y que plantea ahora todo lo contrario”.

El hipersector TIC español ha registrado la primera caída de su historia durante el período julio 2008-junio 2009. AETIC estima una caída del 7% interanual y del 13% en el segundo trimestre.

De izquierda a derecha: Jesús Benegas, Presidente de AETIC, y Antonio Cimorra, Director de TI de AETIC, durante la presentación de datos del Hipersector TIC.

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Osciloscopios

Yokogawa llega a 1,5 GHz y 6,25 Mpuntos por canal La familia DLM6000 de señal mixta desarrollada por Yokogawa está formada por cinco modelos de cuatro ca-nales, de los que dos están dotados de funciones lógicas de 16 y 32 bit y anchos de banda de 500 MHz y 1 GHz y los tres restantes con anchos de banda de 500 MHz, 1 GHz y 1,5 GHz, aunque todos comparten una velocidad máxima de muestreo de 5 GS/s, salvo el modelo DL6154, un equi-po de 1,5 GHz capaz de tomar muestras a un régimen de 10 GS/s. Las entradas lógicas de 16/32 bit, y en función de la sonda utilizada, presentan una frecuencia máxima de basculación de 250 MHz o 100 MHz.Entre sus funciones de análisis lógico destaca un visualiza-dor de estado y una función D/A virtual que se encarga de calcular la señal analógica de la información lógica y visua-liza el resultado en pantalla, al tiempo que permiten visua-lizar de forma simultánea los canales lógicos con los analó-gicos a la máxima velocidad.Otras prestaciones de interés son su capacidad de actua-lización de hasta 25.000 formas de onda por segundo, función histórica para permitir una observación y análisis de formas de onda más eficiente, así como funciones de zoom y búsqueda. La función histórica permite recuperar hasta 2.000 pantallas.Las opciones de análisis de bus serie pueden realizarse en I2C, SPI, CAN, LIN y UART, con capacidad de disparo para estos tipos de buses.

Fairchild desarrolla un MOSFET que mejora la conversión CC/CC Para los diseñadores de equipos portátiles independien-temente de su aplicación, Fairchild Semiconductor anun-cia el modelo FDFME3N311ZT, un dispositivo que com-bina un MOSFET de potencia canal N de 30 V y un diodo Schottky de baja capacidad de entrada (55 pF típicos) y una carga total de puerta de 1 nC que mejora la eficiencia de los convertidores CC/CC elevadores y se presenta en cápsu-las MicroFET de 1,6x1,6 mm y una altura de 0,5 mm que le confieren una reducción de espacio del 36% frente a dis-positivos anteriores.En aplicaciones como teléfonos móviles, el nuevo compo-nente ofrece una tensión de ruptura de 30 V que le permite gobernar hasta siete u ocho LED blancos, en función del modelo de LED y la banda de guarda del diseño. En equi-pos que utilicen LED blancos y que cada uno tenga una tensión directa entre 3 V y 3,5 V, este transistor permite elevar la tensión disponible de la batería y en la mayoría de casos habilita el empleo de pilas de litio del tipo monocé-lula.

Trabajo conjunto de fabricantes, proveedores e investigadores

Infineon encabeza el proyecto europeo para el desarrollode vehículos eléctricos

El mayor proyecto de desarrollo para vehículos eléctricos en Europa ha empezado con el liderazgo de In-fineon Technologies bajo el nombre de E3Car (Energy Efficient Electri-cal Car) que aúna a 33 empresas de automoción, suministradores cla-ve e instituciones de investigación de un total de once países del con-tinente para colaborar en un nuevo vehículo eléctrico de alta eficiencia.El principal objetivo del nuevo pro-yecto es lograr incrementar la au-tonomía de los vehículos eléctri-cos en un 35% con respecto de los modelos actuales manteniendo las dimensiones de la batería lo que también podría traducirse en lograr la misma autonomía en el vehículo con una batería que reduciría sus di-mensiones en más de una tercera parte.El proyecto, que quiere situar el mercado europeo como líder en automoción eléctrica, tiene previs-to dar resultados ya en 2011 con los primeros componentes que permi-tirán mejorar la eficiencia de los co-ches eléctricos.La investigación se centrará princi-palmente en los componentes se-miconductores por un lado y los mó-dulos de potencia que controlan la alimentación y distribución de ener-

gía dentro de los vehículos eléctri-cos.En la actualidad, son precisamente estos sistemas los que consumen la mayor parte de la energía eléctri-ca. El objetivo se puede lograr bien mejorando la eficiencia de los com-ponentes o bien reduciendo las pér-didas por disipación que se produ-cen y, obviamente, con ambas solu-ciones simultáneamente.

FINANCIACIÓN COMBINADAEl presupuesto total para este pro-yecto de tres años es alrededor de 44 M€, la mitad de los cuales proce-derá de los 33 socios del proyecto; la otra mitad del presupuesto proce-de de ENIAC (European Nanoelec-tronics Initiative Advisory Council) y otras 11 organizaciones de Ale-mania, Austria, Bélgica, Finlandia, Francia, Holanda, Irlanda, Italia, No-ruega, República Checa y España.Uno de los mayores impulsores del proyecto dentro de los diferentes estados es el gobierno federal ale-mán que considera clave este mer-cado para su futuro que tiene como objetivo que en el año 2020 haya más de un millón de vehículos eléc-tricos en las carreteras alemanas para lo que ha previsto inversiones por valor de 700 M€.

Tektronix realizala depuración analógica y digital simultáneamentecon su nueva gama MSO7000

Bajo la etiqueta de tratarse de la primera familia de osciloscopios de señal mixta de altas prestaciones anunciada por el fabricante, la se-rie Tektronix MSO7000 ofrece has-ta 20 canales de medida, de los que 4 son analógicos y 16 digitales.Estos equipos están destinados fundamentalmente a la realización de medidas en los complejos siste-mas embebidos actuales, que re-quieren para su análisis correlar las señales analógicas y las digitales, aunque también los aspectos de contención de bus en aplicaciones de RF digital y de dispositivos serie de alta velocidad.Con un ancho de banda analógi-co comprendido entre 4 GHz y 20 GHz, según el modelo, y una reso-lución digital de 80 ps de canal, se-gún el fabricante se ha conseguido aunar las prestaciones de visibi-lidad de señal y temporización de un analizador lógico con la preci-sión analógica, la posibilidad utilizar sondas y la facilidad de uso de un osciloscopio de tiempo real y altas prestaciones.La nueva serie permite además re-gistrar hasta 250 millones de pun-tos y realizar muestreos a una ve-locidad de 50 GS/s en modo analó-gico y de hasta 12,5 GS/s en modo digital.

POSIBILIDADES DE DISPAROY SINCRONIZACIÓN Entre sus capacidades de disparo se incluyen los patrones de señal, analógico y digital mixto, patrones lógicos y disparos de estado de bus, además de permitir sincronizar subsistemas tanto de tipo analógi-co como digital, lo que origina una más sencilla determinación de cau-sa y efecto en el funcionamiento de un circuito.La serie habilita la realización de 30 modos de análisis, por lo que los usuarios pueden realizar análisis de bus SPI e I2C, DPOJET para análisis de jitter y de diagrama de ojo.Estos osciloscopios incorporan asi-mismo la función SignalVu para lle-var a cabo la visualización de seña-les en el dominio de frecuencia, en-tre otras.

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actualidad Tecnología

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Incluye un módem “todo en uno”

3M avanza en el análisis modular de líneas xDSL hasta 30 MHz El Dynatel 965AMS/SA30 desarrolla-do por 3M es una versión mejorada del 965AMS/SA, gracias a nuevas funcio-nes que amplían la capacidad de medi-da de parámetros xDSL, entre los que se incluyen un margen de análisis de espectro de 20 kHz a 30 MHz utilizan-do el Far End Device III. Entre los servi-cios DSL comprobados se encuentran RDSI/IDSL, HDSL, HDSL2/4, ADSL, ADSL2/2+ y VDSL2. Además es total-mente compatible con las especifica-ciones de test estandarizado de IEEE 743-1996 (o versiones más recientes). Con el nuevo Far End Device III (FED III), que el instrumento puede gestio-nar de forma remota, los usuarios ob-tienen un control automático de tonos y terminaciones en el extremo lejano de la línea bajo prueba para todas las funciones necesarias en comproba-ción y análisis bidireccional.El FED III soporta autotest para varias funciones del 965AMS, como resis-

tencia de bucle, balance resistivo, ba-lance longitudinal, ruido y pérdida de tono y alcance con lo cual el analiza-dor se convierte en una plataforma de test completa para los técnicos que realizan medidas a pie de obra.

Amplificador clase D que entrega 1 W pese a la descarga de las pilas

On Semiconductor inicia la comer-cialización de una nueva clase de am-plificador de audio en clase D dotado de una bomba de carga que propor-ciona una solución amplificadora de bajo coste y reducido espacio para te-léfonos móviles, registradores de ví-deo digital y altavoces portátiles.El modelo NCP2830 es un dispositi-vo de 1 W sin filtro que entrega una señal de audio de alta calidad en con-tinuo a una carga en puente de 8,0 Ω con menos del 1% de distorsión ar-mónica total, incluso si la tensión de entrada varía. Además, el dispositivo permite un mayor tiempo de funcio-namiento al equipo que lo aloja ya que el usuario no percibe la reducción de volumen o distorsión a medida que se agota la carga de la batería.Implantado en cápsulas QFN de 20 pa-tillas con unas dimensiones de 3 x 3 x 0,5 mm, se alimenta a tensiones com-prendidas entre 2,7 V y 5,5 V; presenta un tiempo de activación de 200 µs.

Analizadores vectoriales de redes

Anritsu logra bajar el test hasta los 70 kHz Con la presentación de la serie MN469xB, el fabricante japonés lleva a su familia de equipos de test de cuatro puer-tos VectorStar a realizar medidas a frecuencias de sólo 70 kHz, al tiempo que combina la cobertura CC y la posibilidad de amplia gama dinámica en el dominio del tiempo para aplicaciones de integridad de la señal en líneas de trans-misión pasivas de alta velocidad equilibradas, así como de conexiones en diseños de hasta 70 GHz.El modelo MN4694B tiene un límite máximo de 40 GHz, en tanto que el MN4697B alcanza los 70 GHz. En ambos ca-sos, los instrumentos incorporan funciones para aplicación en la realización de medidas en redes activas. Según el fa-bricante, ofrecen una dinámica 12 dB mayor que otras solu-ciones alternativas; y su velocidad de realizar medidas a una velocidad de 30 µs/punto los hacen especialmente adapta-dos para trabajar en entornos de I+D y de producción.La solución VectorStar permite trabajar en 4 puertos utili-zando un sistema de test controlado por el analizador de redes vectorial base, lo cual proporciona la flexibilidad ne-cesaria para realizar medidas en 2 puertos o para su uti-lización con múltiples analizadores. La arquitectura de 4 puertos es según Anritsu ideal para dispositivos activos y pasivos equilibrados.

Incorpora gestión de temperatura

National Semiconductor anuncia un controlador avanzado de LED National Semiconductor ha presentado un nuevo con-trolador LED que se caracteriza por incluir control de ges-tión de temperatura y por haber creado un nuevo entorno de desarrollo que lo soporta. El modelo LM3424 pertene-ce a la familia PowerWise caracterizada por una gestión de energía eficiente que permite proporcionar LED de alto brillo para aplicaciones de interior o exterior y para aplica-ciones de automoción.La gestión térmica integrada permite combatir las eleva-das temperaturas que alcanzan los LED como resultado de las condiciones del entorno. Cuando el LED sobrepasa la temperatura de seguridad, su vida media y la eficiencia decrecen.Gracias al LM3424, los diseñadores de sistemas de ilumina-ción pueden programar la temperatura y sobrellevar estos problemas de forma que el dispositivo trabaje siempre de forma segura. Cuando se sobrepasa la temperatura, la cir-cuitería de gestión térmica reduce la corriente que pasa por el LED atenuándolo a una escala programada por el mismo diseño y el LED se mantiene ahí hasta que vuelve a la tem-peratura de funcionamiento seguro.

ENTORNO WEBENCHEl entorno de desarrollo Webench LED ayuda a los diseña-dores a identificar los umbrales ideales de temperatura o a marcar el punto justo de temperatura en el que debe entrar en funcionamiento el control térmico. El sistema permite ver de forma interactiva los resultados de la simulación de forma gráfica y actualiza el diseño del controlador de forma automática cuando se alcanzan los requisitos deseados.El modelo LM3424 se ofrece en un encapsulado TSSOP de 20 patillas y mejorado térmicamente que permite con-trolar hasta 18 LED de alta brillo en serie con una salida de corriente por encima de 2 A en una aplicación típica.

Microchip Technology ha presentado el ENC624J600, un controlador de interface a Ethernet de 100Mbps, con-forme a IEEE 802.3, autónomo y de coste ajustado. Estos controladores para Ethernet combinan un interface físico (PHY) 10/100Base-TX y un Controlador de Acceso a Me-dios (Media Access Controller, MAC) con un núcleo de se-guridad criptográfica de hardware, y se pueden conectar a cualquier microcontrolador PIC mediante un interface estándar SPI o un interface paralelo flexible. Además, ca-da dispositivo tiene una única dirección MAC programada en fábrica y 24 KB de SRAM configurable para almacena-miento temporal (buffering) de transmisión/recepción de paquetes y almacenamiento de datos.Esta combinación de velocidad, flexibilidad y funciones permite que los diseñadores puedan crear aplicaciones embebidas rápidas y seguras con conexión a red y a In-ternet que minimizan el espacio en la placa, el coste y la complejidad.

Microchip anuncia un controlador IEEE 802.3

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actualidad Tecnología

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Nueva generación para gestión remota

STM suministrará los componentes para los contadores en España La principal compañía eléctrica italiana, Enel, propie-taria de Endesa, ha elegido a STMicroelectronics como proveedora para los componentes de los nuevos con-tadores eléctricos para el mercado español. Los con-tadores eléctricos son elementos clave para la nueva gestión remota de la electricidad de Endesa tras haber descartado los contadores electromecánicos, conside-rados obsoletos.Entre 2010 y 2015, Endesa completará el cambio de más de 13 millones de contadores eléctricos que están instalados en el domicilio de los consumidores domés-ticos por los nuevos medidores inteligentes de Enel. Ésta tiene la experiencia de haber servido contadores a más de 35 millones de clientes en Italia.

SOLUCIÓN INTELIGENTE COMPLETASTMicroelectronics proporcionará una solución de con-tador inteligente completa que incluye una línea de co-municación sobre línea eléctrica (ST758x) que sería la base del sistema de medida, que integra un potente microcontrolador de 32 bit y un dispositivo de alimen-tación innovador, así como dispositivos MOSFET y me-moria EEPROM. Además, las comunicaciones se reali-zarán mediante el protocolo SITRED.

Isofoton se alíacon SolarEdge Isofoton ha firmado un acuerdo de colaboración con la empresa israelí SolarEdge para el desarrollo de una solu-ción robusta e integrada destinada a maximizar la gene-ración de energía a través del ciclo solar al mismo tiempo que permitiría reducir la complejidad del sistema y los costes.Además, las dos empresas han formalizado un acuer-do conjunto con la francesa Blue Ice que tiene previsto instalar en su cuartel general un tejado con un sistema de generación de energía eléctrica fotovoltaica de 250 kW basada en la solución de SolarEdge. Esta instalación incluirá 48 inversores de 5 kW de SolarEdge junto con 1.137 módulos monocristalinos de 220 W de Isofoton equipados con PowerBox de la israelí preensamblados por la española antes de enviarse a Francia.Para lograr el óptimo rendimiento energético reducien-do la instalación del sistema fotovoltaico habitual las dos empresas asociadas han realizado una comprobación y diseño riguroso en la fábrica de Isofoton, por lo que están en disposición de anunciar que han logrado incre-mentar la energía en un 25%.La empresa israelí está convirtiendo su tecnología en bá-sica, y prueba de ello es otro acuerdo con la alemana HaWi Energietechnik (la mayor empresa europea) que también ofrecerá el sistema de SolarEdge a sus propios clientes repartidos por los distintos países europeos en los que tiene representación: Italia, Francia, Grecia y Es-paña.

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l desarrollo de redes ópticas de alta velocidad para Internet, los sistemas de almacenamiento de información de alta capacidad, los sistemas de visualización avanzados, los compo-nentes energéticamente eficientes para iluminación o los sistemas de ca-racterización y medida más precisos son algunos de los retos a los que la Optoelectrónica actual intenta dar las mejores soluciones. Los componen-tes optoelectrónicos han supuesto una revolución para sectores impres-cindibles de las TIC como la industria automovilística, aeronáutica y astro-náutica, telecomunicaciones o medi-cina.Los sistemas y productos desarrolla-dos por esta rama de la Electrónica se han incorporado de forma natural a la vida de millones de personas en el mundo, pero lo han hecho de forma casi inapreciable para la sociedad en general. Una simple mirada a nuestro alrededor confirma que es práctica-mente imposible no encontrarse con un dispositivo optoelectrónico ya que forman parte de la iluminación, los aparatos electrónicos, la señalización, etc. Por eso, el futuro de esta discipli-na parece no sólo estar asegurado, si-no que gozará de una buena salud en los próximos años. Sin embargo, los científicos involucrados en su desa-rrollo advierten que es necesario co-municar y explicar las bondades de estos avances para asegurar el éxito y avance de tan prometedora tecno-logía.En la VI Reunión Española de Opto-electrónica (Optoel 09), celebrada en el mes de julio en Málaga, el profesor

Íñigo Molina, presidente del comi-té, advirtió que la sociedad aún no es consciente del grado de importancia que tienen la Fotónica y la Optoelec-trónica en diversos aspectos del día a día. Molina subrayó que las ideas y desarrollos que se debaten en el seno de la comunidad científica vinculada a estas ramas “tienen una repercusión fundamental en cuestiones relaciona-das con Internet -que no sería posible sin el láser o la fibra óptica-, aplicacio-nes sobre la salud o la seguridad en las redes de comunicaciones median-te la utilización de sistemas de cripto-grafía cuántica”.

DE LOS LED A LOS FOTODETECTORESEl potencial de la Optoelectrónica la ha convertido en un área de crecien-te interés en la Electrónica. La inves-

tigación ha propiciado la aparición de nuevas utilidades que contribuyen a realizar innovadoras líneas de pro-ductos cuya tecnología se vuelve ca-da vez más precisa. Dispositivos tales como LED (diodos emisores de luz), visualizadores de cristal líquido (LCD) y fotodetectores se construyen en la actualidad con una mayor capacidad de manejo de corriente. Además, la Optoelectrónica ha demostrado ser de alta efectividad en el campo de las comunicaciones, donde las fibras óp-ticas pueden manejar frecuencias ma-yores a las velocidades de conmuta-ción de la Electrónica de hoy en día.El desarrollo del diodo LED ha sido uno de los más activos ya que cons-tituye una importante preocupación la sustitución de los elementos tradi-cionales de iluminación por otros de menor consumo energético. Estos

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dossierOptoelectrónica

Nuria Calle

La Optoelectrónica avanza con paso firme y decididoPor su capacidad para dar respuesta a algunos de los mayores desafíos del siglo XXI, la Optoelectrónica se está perfilando como una tecnología clave. Esta disciplina se ha desarrollado enormemente en los últimos años y los dispositivos optoelectrónicos se han convertido en parte esencial de la vida cotidiana.

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dispositivos, que nacieron como sim-ples indicadores con funciones de se-ñalización, se han convertido en po-cos años en auténticos elementos de iluminación con un amplio campo de aplicación. La decoración y el ahorro energético son los rasgos que confie-ren a este producto el honor de estar considerado como uno de los de ma-yor futuro del mercado electrónico. El impulso que ha tomado en los dos úl-timos años ha sorprendido a muchos fabricantes y distribuidores, y los ha colocado en el centro de muchos pro-yectos de señalización, decoración e iluminación.En estos momentos los LED de alto brillo y los visualizadores LCD son los protagonistas del sector. Un reciente estudio de mercado de la firma nor-teamericana Strategies Unlimited concluye que ambos dispositivos se-rán los encargados de reconducir el mercado a partir de 2010 y durante los siguientes cinco años. El informe establece que la recesión económica mundial, que ha tenido un impacto ne-gativo en la mayoría de las industrias, también la ha tenido en los LED de alto brillo. Aunque el crecimiento del mercado mundial para 2008 fue posi-tivo (+11%) para este año se espera una reducción del 3,7%. Sin embar-go, también se resalta que no todos los segmentos del mercado del LED se verán afectados de igual forma. Mientras que las áreas más maduras (automoción y móviles, entre otras) están en clara recesión, otros como la retroiluminación de televisores y pantallas TFT para el consumo, están experimentando un alto crecimiento. Por otra parte, también se subraya que el mercado de iluminación LED si-gue creciendo, aunque a un ritmo algo más lento que en los últimos años.

Como destacan desde MSC Iberia, ca-da tres meses alguno de los fabrican-tes líderes anuncia un avance tecnoló-gico, sobre todo en los LED blancos. En esta compañía se muestran segu-ros de que gracias a los continuos es-fuerzos en I+D, recubrimiento de fós-foro y encapsulados, los fabricantes han logrado rendimientos de 90 a 100 lm/W. Esto hace que la iluminación de LED sea muy superior a la incan-descente o halógena, y tan eficiente como la última tecnología de tubos fluorescentes (fluorescentes de 6 W, aproximadamente 54,3 lm/W).“La evolución tecnológica aplicada a los LED, bien sean convencionales o de alto brillo, está siendo el pilar fun-damental en el que nos basamos los diferentes proveedores de soluciones LED para apostar en esta tecnología como alternativa de futuro a los siste-mas de iluminación actuales”, explica Samuel Sánchez, Product Manager de Monolitic. “Podríamos ver el ejem-plo de la iluminación vial, en la que con las soluciones de LED actuales, exis-ten aún ciertas aplicaciones, que debi-do a las normativas existentes sobre cantidad de luz no se puede dar una solución totalmente satisfactoria sin usar mucha potencia, haciendo casi inviable la inversión inicial. Con la evo-lución del rendimiento luminoso de los LED luz se prevé que con los con-sumos de las soluciones actuales, en un plazo de dos años, puedan verse cubiertas estas necesidades”.

Costes y futuroSánchez estima que sin lugar a du-das las aplicaciones con más peso en el mercado de la iluminación LED son aquellas en las que se utiliza este elemento como instrumento decora-tivo, así como la iluminación de exte-riores. Sin embargo, prevé que “con el paso del tiempo y la consecuente reducción de precios, el mayor peso del mercado pasará a ser el de la ilu-minación de interiores de edificios de servicios (oficinas, bares, restauran-tes, hoteles, colegios), para llegar fi-nalmente al gran consumo”. En MSC Iberia tienen las mismas impresiones. Según destacan en esta compañía, aunque los costes de aplicación de la iluminación con LED resultan todavía elevados en la mayoría de los casos, cambiar a la iluminación del LED en el área industrial acaba siendo rentable, especialmente cuando los requisitos se cubren correctamente y se con-sidera todos los factores, como los costes energéticos, vida de servicio y costes de mantenimiento.La competitividad en costes de la ilu-

La unión hace la fuerzaBajo las siglas SECPhO (Southern European Cluster in Photonics and Optics), un conjunto de empresas privadas, universidades y centros tecnológicos han puesto recientemente en marcha el cluster de Óptica y Fotónica del Sur de Europa. La iniciativa tiene por objetivo mejorar la competitividad de las empresas españolas del sector de la óptica y la fotónica consiguiendo unos mayores crecimientos y rentabilidades.Según sus responsables, el sector en España está constituido por más de 110 empresas, con una facturación cercana a los 1.300 M€ y emplea de forma directa a más 7.000 personas. Estos datos, unidos a la detección de tratarse de un campo emergente y muy vinculado a la tecnología de alto valor añadido, han sido los motivos que han llevado a la creación de este cluster. Easy-Laser, Ficosa, Hamamatsu, Indra, Lamp, Macsa, Monocrom, Radiantis, Sensofar o la Universidad Politécnica de Cataluña a través del CD6 son algunas de las entidades que forman parte de SECPhO.Uno de los puntos de actuación principales del cluster es potenciar el número de proyectos de I+D entre las empresas y los proveedores de conocimiento (centros tecnológicos, organismos de investigación, universidades, etc.) mediante la realización de actividades que permitan identificar los retos tecnológicos de las empresas y así desarrollar soluciones innovadoras basadas en la tecnología óptica y fotónica. Por este motivo, sus promotores consideran esencial en el proyecto la participación de los centros de I+D relacionados con este ámbito.El cluster cuenta con el soporte institucional y financiero de la Generalitat de Cataluña y del Ministerio de Industria Turismo y Comercio a través del programa de creación de Agrupaciones Empresariales Innovadoras (AEI).

La Optoelectrónica avanza con paso firme y decididoPor su capacidad para dar respuesta a algunos de los mayores desafíos del siglo XXI, la Optoelectrónica se está perfilando como una tecnología clave. Esta disciplina se ha desarrollado enormemente en los últimos años y los dispositivos optoelectrónicos se han convertido en parte esencial de la vida cotidiana.

Samuel Sánchez, Product Manager de Monolitic

Samuel Sánchez (Monolitic): “En la mayoría de casos a medio-largo plazo y a nivel de retornos de inversión, estas soluciones no tienen rival”

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dossier Optoelectrónica


minación en LED depende en gran medida de la potencia lumínica así como de la cantidad de luminarias de LED que se requieren para ofrecer la misma cantidad de luz, o en su defec-to una iluminación aceptable. “En la mayoría de casos a medio-largo pla-zo y por lo que respecta al rendimien-to de la inversión, estas soluciones no tienen rival”, comenta el Product Manager de Monolitic, que además recuerda que la iluminación tradicio-nal tiene otros gastos asociados que muchas veces no se tienen en cuen-ta, como pueden ser el aire acondicio-nado que también se reducen con el uso del LED, ya que este apenas des-prende calor.En MSC Iberia entienden que las nue-vas y compactas líneas de iluminación con LED tipo COB son el camino a seguir para el futuro. Los fabricantes quieren alcanzar un rendimiento de 140 lm/W en el comienzo de la nue-va década. Al mismo tiempo, estiman que la iluminación del LED ya habrá comenzado a atraer el interés de los hogares particulares.Por otro lado, este responsable de producto avisa que aunque en la ven-ta de soluciones LED los argumentos de bajo consumo energético y la lar-ga duración de vida son las evidencias más utilizadas, no deben ser las úni-cas. Otros rasgos como la idoneidad particular en cada proyecto o la confia-bilidad son también razones que han de ser tenidas en cuenta.Una de las ideas que más expecta-tivas sugiere a este campo es la ilu-minación de estado sólido en las ca-lles de las ciudades. Ya hay en mar-cha pruebas piloto en varias CC.AA. españolas, como Madrid, Cataluña y Andalucía. Como apunta Sánchez, “la situación financiera y el gran inte-rés de algunos ayuntamientos en la reducción de costes del alumbrado a través de la tecnología LED, como pioneros en el uso de esta tecnología, ha despertado últimamente el interés por este tipo de soluciones en la Ad-ministración municipal. Ya son varios los municipios que están dispuestos a realizar una inversión inicial para ob-tener resultados a medio y largo pla-zo”.El impacto en el mercado de las nue-vas tecnologías de visualización basa-das en LED, como AMOLED, está aún por ver. Sánchez refiere que Monolitic ha trabajado con pantallas OLED con anterioridad, para sustituir TFT en apli-caciones que requerían bajo consu-mo, un tamaño compacto así como un amplio ángulo de visión, gran con-traste y calidad de imagen. “El tiem-

po de vida de este producto frenó su entrada en el mercado industrial, ex-ceptuando el mercado de la telefonía móvil. Pero AMOLED es un concepto diferente, es usar el OLED como ele-mento para dar luz. Aunque el tiempo de vida se ha visto incrementado de forma muy rápida y existen gran va-riedad de posibilidades debido a las posibilidades de diseño que ofrece, de momento únicamente se usa a ni-vel decorativo en ciertas aplicaciones muy singulares. Aún así se tienen mu-chas expectativas en este tipo de pro-ductos”.

¿Crisis?Aunque los tentáculos de la actual crisis financiera y económica llegan a todos los rincones, para un campo en evolución como la Optoelectróni-

ca esta situación puede convertirse en un elemento dinamizador debido a las oportunidades de negocio que ofrece. David Castrillo, Director pa-ra España y Portugal de Hamamatsu Photonics opina que el delicado mo-mento económico por el que atravie-sa la economía mundial debería ser motivo para activar el desarrollo y crecimiento de los componentes op-toelectrónicos, “o al menos lo está siendo en otros países, aunque, aquí, en España, la crisis está afectando a casi todo”, puntualiza. Por su parte, Samuel Sánchez, Product Manager de Monolitic, matiza que “depende de las aplicaciones que se analicen. Si bien es cierto que ciertos proyec-tos se retrasan por falta de presu-puesto, las aplicaciones que incum-

Cortesía MonoliticCortesía MSC Iberia

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ben a la AA.PP. están creciendo rápi-damente”.La I+D de esta tecnología se concen-tra fundamentalmente en EE.UU. y Japón, pero los profesionales y espe-cialistas están seguros de que Espa-ña puede aportar mucho a este sec-tor. Con motivo de Optoel 2009, el director general de Universidad de la Junta de Andalucía, Antonio Sánchez aseguró que, “hay que mostrar a la sociedad que la investigación es, posi-blemente, la mejor salida para solucio-nar los problemas, incluso los de cada día”. En el encuentro, el vicerrector de Investigación de la Universidad de Málaga, José Ángel Narváez, lamen-tó que nuestro país “haya perdido al-gunos vagones de la microelectróni-ca durante el siglo pasado”, e instó a “montar en el tren” de la fotónica y de la Optoelectrónica.En este sentido, David Castrillo, Di-rector para España y Portugal de Ha-mamatsu Photonics, advierte que los investigadores son una parte clave en las nuevas tecnologías y se muestra convencido de que “en España tene-mos muy buenos investigadores y empresas que están generando tec-nología, gracias al esfuerzo de mu-chos años”. Castrillo también llama la atención sobre las ayudas e inver-sión por parte de la Administración y deja en el aire la pregunta sobre cómo afectará el recorte de presupuestos en I+D a esta industria.

La Optoelectrónica, una tecnología destacada por los NobelEste año, los científicos Charles Kuen Kao, Willard Boyle y George Smith, han sido destacados con el Premio Nobel de Física por sus investigaciones en Optoelectrónica. Los tres veteranos científicos han sentado las bases de múltiples aplicaciones prácticas. Charles Kao, empleado en los laboratorios de Standard (Reino Unido), fue pionero en la década de los sesenta en el uso de las fibras ópticas en telecomunicaciones. Por su parte, William Boyle y George Smith crearon en los Laboratorios Bell el sensor CCD (Charge-Coupled Device), dispositivo semiconductor que sentó las bases de la fotografía digital.Éste no es el primer año en que la Academia de las Ciencias sueca muestra su interés y apoyo al campo de la Optoelectrónica, ya que son varios los científicos galardonados que de una manera u otra están relacionados con esta disciplina. Un repaso por los trabajos de los físicos premiados recuerda a algunos de los más significativos. El primero de la lista, es sin duda, Albert Einstein. Distinguido en 1921, sus descubrimientos han sido la base para muchas de las investigaciones posteriores y han permitido, al igual que en otras disciplinas, el estímulo necesario para el avance de esta tecnología.Así, el ruso Zhores Alferov y al alemán Herbert Kroemer. Ambos fueron los ganadores del premio Nobel en el año 2000 por el desarrollo de estructuras heterogéneas de semiconductores utilizados en aplicaciones de alta velocidad. En 2005, el alemán Theodor Hänsch y el estadounidense John L. Hall obtuvieron el galardón sueco por su contribución al desarrollo de la espectroscopia de precisión basada en láser, incluyendo la técnica del barrido de frecuencia óptica.

Charles Kuen Kao, premio Nobel de Física 2009.

Zhores Alferov, premio Nobel de Física 2000.

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“Los componentes optoelectrónicos han supuesto una revolución para sectores imprescindibles de las TIC”

“Cada tres meses alguno de los fabricantes líderes anuncia un avance tecnológico sobre todo en los LED blancos”

“La I+D de esta tecnología se concentra fundamentalmente en Estados Unidos y Japón, pero los especialistas están seguros de que España puede aportar mucho a este sector”

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tendencias Electrónica de Potencia


Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia (I)En la mayor parte de las aplicaciones actuales en las que se utilizan convertidores reductores síncronos que operan a frecuencias elevadas, uno de los objetivos fundamentales de diseño es maximizar el rendimiento. Para ello es imprescindible realizar una elección apropiada de los transistores, lo que a su vez requiere tener un conocimiento exhaustivo del proceso de conmutación y de las pérdidas que éste conlleva.

Objetivo: maximizar el rendimiento

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Miguel Rodríguez [[email protected]], Alberto Rodríguez, Pablo F. Miaja y Javier SebastiánUniversidad de Oviedo, Grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación

a topología reductora con rectifica-ción síncrona es una de las más uti-lizadas en el mundo de la electrónica de potencia en aplicaciones sin aisla-miento que manejan potencias me-nores de 200 W. A modo de ejemplo se puede afirmar que es la elección preferente en el diseño de converti-dores “Point-of-Load”, los cuales se utilizan en las nuevas arquitecturas de distribución de energía dentro de ordenadores portátiles y todo tipo de aparatos electrónicos de consumo. Este tipo de aplicaciones trabaja con tensiones de entrada en el rango de 6–18 V (la elección estándar es 12 V), y tensiones de salida entre 1 y 3,3 V, típicamente.La topología reductora síncrona po-see una serie de características que explican esta clara preponderancia; la fundamental es sin duda su eleva-do rendimiento, que permite obtener una densidad de potencia muy ele-vada y por tanto unos convertidores de tamaño muy reducido (algo fun-

Tabla 1. Controladores para reductores síncronos de alta frecuencia de conmutación (interruptores externos)

Controlador Fabricante Frecuencia máxima de conmutaciónLM2727 National Semiconductor 2 MHz

TPS43000 Texas Instruments 2 MHzLM315x National Semiconductor 1 MHzADP1821 Analog Devices 1 MHzFAN5069 Fairchild Semiconductor 600 kHz

Figura 1. Placa de pruebas del controlador LM3152 de National Semiconductor.

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damental en ordenadores portátiles, por ejemplo). Como es de sobra co-nocido, la sustitución del diodo de li-bre circulación por un transistor de muy baja resistencia de canal dismi-nuye enormemente las pérdidas en conducción. La frecuencia de conmu-tación típica de este tipo de converti-dores rondaba hace 10 años los 100-200 kHz.En la actualidad, una serie de facto-res han hecho que no sea extraño encontrar convertidores de este tipo conmutando a 1-2 MHz. Es interesan-te resaltar que esto contradice la ma-yor parte de las predicciones que se hicieron hace unos años, en las que se apuntaba a frecuencias de trabajo bastante mayores. La tabla 1 mues-tra los controladores comerciales para reductores síncronos que per-miten alcanzar una mayor frecuencia de conmutación: muchos de ellos in-cluso están disponibles integrados en una placa de pruebas (demo board) lista para funcionar. En la figura 1 se muestra una de estas placas de prue-bas. Los datos de la tabla 1 se refieren a controladores que operan con inte-rruptores externos y discretos. En el caso de los sistemas integrados (SiP, System In Package o SoC, System On Chip) la situación puede ser distin-ta, pero este tipo de sistemas no es objeto de este artículo.El incremento de la frecuencia de conmutación, aunque fundamental-mente motivado por la disminución

del tamaño de los elementos mag-néticos y la consecución de mayores densidades de potencia, ha sido po-sible gracias a la espectacular mejo-ra experimentada por los MOSFET de potencia de baja tensión. Los transis-tores actuales poseen unas capacida-des parásitas de bajo valor, la canti-dad de carga que hay que suministrar a su terminal de puerta para activar-los es muy pequeña y los nuevos en-capsulados (SO-8, DirectFET, LFPak, etc.) permiten minimizar también las inductancias parásitas.En esta nueva situación surge inme-diatamente una cuestión: ¿qué suce-de con las pérdidas de conmutación y por tanto con el rendimiento? Es evi-dente que las pérdidas de conmuta-ción aumentan, mientras que las pér-didas de conducción se mantienen (aproximadamente) constantes, lo que dará lugar a una caída del rendi-miento. Cuantificar esta caída requie-re calcular de manera más o menos precisa las pérdidas de conducción y de conmutación, y para ello es im-prescindible tener en cuenta todos los elementos parásitos existentes en los transistores y en el circuito. Di-chos elementos pueden llegar a jugar un papel fundamental, como se verá a lo largo de este artículo.En este artículo se describe en de-talle el modelo clásico que se utiliza para calcular las pérdidas de conmu-tación en este tipo de convertidores. Además, se verá que en determina-

das situaciones (bastante comunes en muchos diseños actuales) es ne-cesario tener en cuenta una serie de elementos que dicho modelo no tie-ne en consideración. En concreto, se tratará de demostrar que las induc-tancias parásitas de los transistores y de la propia placa de circuito impreso influyen fuertemente sobre las pérdi-das de conmutación y por tanto sobre el rendimiento final del convertidor. Aunque este hecho es familiar para los ingenieros que alguna vez se ha-yan enfrentado con esta clase de di-seños, se intentará explicar sus cau-sas a través de un análisis del proceso de conmutación. También se tratará de cuantificar el efecto de dichos ele-mentos parásitos en la medida de lo posible. En la segunda parte de este artículo se mostrarán algunos resultados ex-perimentales considerados de inte-rés y que refrendan muchas de las afirmaciones que se exponen a con-tinuación. También se incluirán in-dicaciones para, en función de las características de diversos transisto-res y de los modelos que aquí se pre-sentan, seleccionar los transistores más adecuados para una determina-da aplicación.

RENDIMIENTO EN UN REDUCTOR SÍNCRONOLa figura 2 muestra el esquema de un reductor síncrono. Durante un perío-do de conmutación su funcionamien-

Figura 2. Modo de funcionamiento del convertidor reductor síncrono. a) Conducción del transistor HS durante un intervalo de tiempo DT; b) Conducción del diodo parásito del transistor LS durante un intervalo d_1 antes de la entrada en conducción del mismo; c) Conducción del transistor LS durante un intervalo de tiempo (1-D)T - d_1 - d_2; (d) Conducción del diodo parásito del transistor LS durante un intervalo d_2 tras la salida de conducción del mismo.

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to se puede dividir en dos etapas: du-rante un intervalo DT el transistor de arriba (HS) conduce la corriente de la bobina, aplicando a ésta una tensión Ventrada-Vsalida. Durante el resto del pe-ríodo (1-D)T es el transistor de abajo (LS) el que conduce la corriente por la bobina, desmagnetizando ésta me-diante una tensión -Vsalida. Para evitar que se produzca conducción simultá-nea en HS y LS, normalmente se deja un tiempo muerto (dead time) entre la salida de conducción de uno y la en-trada del otro; durante estos tiempos entra en conducción el diodo parásito de LS. Este proceso se ilustra en la figura 2.Para calcular el rendimiento del con-vertidor reductor síncrono es necesa-rio tener en cuenta todos los elemen-tos que contribuyen a las pérdidas. En ambos transistores se producen pér-didas de conducción, que pueden cal-cularse utilizando las ecuaciones (1) y (2).Un cálculo preciso puede incluir tam-bién las variaciones de la resistencia de conducción con la temperatura. También se producen pérdidas en otros elementos del circuito: bobi-na y condensador de salida, conden-sadores de entrada, circuito integra-do, pistas, etc. De las anteriormen-te mencionadas, las más difíciles de estimar son sin duda las pérdidas en la bobina, las cuales deben ser calcu-ladas conociendo las características detalladas del núcleo magnético y la forma de onda de corriente que circu-la por ella.

Los términos anteriores se mantie-nen más o menos constantes al in-crementar la frecuencia de conmuta-ción, y su cálculo no conlleva especial dificultad. Por lo tanto, el término cla-ve que determina la disminución ex-perimentada por el rendimiento es el que se refiere a las pérdidas de con-

mutación. A continuación se expone el modelo clásico de conmutación de un MOSFET en un reductor síncrono.

MODELO CLÁSICO: MOSFET “LENTO”, CIRCUITO “RÁPIDO”El circuito equivalente del convertidor reductor durante la conmutación del transistor HS se muestra en la figura 3. La fuente de corriente representa la bobina del filtro de salida; durante los instantes de tiempo en los que tie-ne lugar el proceso de conmutación, la corriente que circula por ella pue-de considerarse aproximadamente constante. Las capacidades parásitas del MOSFET se representan también en la figura 3. Es importante tener en cuenta que dichas capacidades varían con la tensión aplicada. Dado que el análisis del proceso de conmutación (ya sea el apagado o el encendido del

transistor) se divide en subetapas, lo que se suele hacer es utilizar valores distintos según la tensión aplicada al comienzo de cada una de estas eta-pas. La clave del análisis clásico es la con-sideración de que el MOSFET es “len-to” en comparación con el resto del

circuito: esto significa que la corriente de canal crece de manera lo suficien-temente lenta como para que el efec-to de las inductancias parásitas (que podrían limitar los cambios en la co-rriente de drenador) sea insignifican-te. Este comportamiento viene de-terminado por varios factores: capa-cidades del transistor elevadas, resis-tencia del circuito de puerta grande, transconductancia del transistor (gM) pequeña, etc. En la siguiente sección se da una ecuación que puede servir como guía para determinar el caso en que nos encontramos. Para todos los cálculos analíticos que involucren al MOSFET se utiliza una ecuación li-neal que modela su comportamiento en zona lineal detallada en la ecuación (3).La figura 4 muestra las formas de onda características del proceso de

“En ambos transistores se producen pérdidas de conducción, aunque un cálculo preciso puede incluir también las variaciones de la resistencia de conducción con la temperatura”

Figura 3. a) Reductor síncrono; b) Circuito equivalente para el análisis de MOSFET “lento”.

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encendido del transistor en el circuito de la figura 3. Inicialmente, la tensión de puerta vGS se incrementa hasta lle-gar a la tensión umbral de conducción del MOSFET VTH. En ese instante, el canal del MOSFET comienza a condu-cir una corriente que viene determi-nada por (3); la corriente por el termi-nal de drenador y la corriente de canal son iguales en el modelo clásico. Esto se debe a que, hasta que la corriente por el terminal de drenador no alcan-za el valor I0 (corriente por la bobina en el comienzo del encendido), el dio-do de libre circulación no es capaz de soportar tensión inversa y por tanto la tensión vDS se mantiene constante e igual a VIN. Esto implica que CDS no se descarga, y por tanto que toda la co-rriente de canal proviene del terminal de drenador.Esta etapa se corresponde con el in-tervalo [t0,t1] en la figura 4. En t1 la ten-sión de puerta vGS alcanza un valor VSP (denominado habitualmente tensión Miller o tensión de plateau), al mismo tiempo que la corriente por el drena-dor (y por el canal) vale I0. La tensión VSP se puede aproximar mediante la ecuación (4). También se puede ex-traer fácilmente de la gráfica VGS-QGS de las hojas de características.

A partir de ese momento, el diodo de libre circulación ya es capaz de sopor-tar tensión, por lo que VDS comienza a decrecer, alcanzando la tensión de conducción del MOSFET tras un cier-to intervalo de tiempo [t1,t2]. Durante este período, vGS se mantiene aproxi-madamente constante debido al de-nominado efecto Miller: al caer la ten-sión de drenador, hace falta una co-rriente considerable para descargar CGD que debe ser proporcionada por el circuito de puerta; por tanto, éste invierte toda su “energía” en cargar la capacidad CGD, mientras CGS per-manece cargado a una tensión igual a VSP.El aspecto rectilíneo de las formas de onda de la figura 5 da lugar a que este

modelo sea comúnmente denomina-do “piecewise linear”. Esta aparien-cia se debe a que el modelo supone que el circuito de puerta se compor-ta como una fuente de corriente, por lo que la carga de los condensadores CGS y CGD se realiza a corriente cons-tante y vGS resulta ser una rampa de pendiente igual a la corriente de carga dividida por la capacidad. En realidad las formas de onda son las exponen-ciales propias de un circuito RC, por lo que no está de más comprobar la vali-dez de la aproximación lineal antes de aplicar las fórmulas que siguen. Nor-malmente basta con que tanto tencendi-

do como tapagado sean mucho menores que el producto RC para que la aproxi-mación sea válida.

Figura 4. a) Formas de onda características del encendido del transistor según el modelo de MOSFET “lento”; b) Formas de onda características del apagado del transistor según el modelo de MOSFET “lento”.

Figura 5. Curva Qg-Vgs típica de un transistor.

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El proceso de apagado es totalmente simétrico al de encendido: mientras la tensión cae, la corriente se mantiene constante y viceversa. Las formas de onda características se muestran en la figura 4b. Las pérdidas totales de conmutación las determina la ecua-ción (5), donde los tiempos de encen-dido y de apagado pueden hallarse utilizando las ecuaciones (6) y (7), res-pectivamente.Las cargas totales de las ecuaciones anteriores incluyen tanto la carga to-tal que debe suministrarse a la capa-cidad CGS para que la tensión de puer-ta pase de Vth a Vsp como la que se uti-liza para cargar CGD durante el efecto Miller. Más detalles sobre el mode-lo lineal se pueden encontrar en [1], donde también se detallan otros tér-minos que contribuyen a las pérdidas de conmutación y que serán comen-tados más adelante.El sentido físico de las ecuaciones anteriores es evidente: las capacida-des del MOSFET, y su lenta entrada y salida de conducción, claramente de-terminan los tiempos de encendido y apagado. Las pérdidas se correspon-den con las áreas de las potencias di-sipadas (figura 4). Además, los tiem-pos de encendido y apagado no son muy distintos entre sí: para frecuen-cias altas de conmutación no suelen utilizarse valores de Vg mayores que 2VTH - 3VTH, lo que hace que, según las ecuaciones (6) y (7), los tiempos de encendido y apagado sean esencial-mente iguales, y por tanto también lo sean las pérdidas de conmutación re-lativas a uno y otro período. Este modelo ha sido ampliamente utilizado y proporciona muy buenos resultados, sobre todo teniendo en cuenta su simplicidad y la interpreta-ción física que permite. El problema surge, aunque parezca paradójico, debido a la evolución de la tecnología

de los transistores. Las capacidades parásitas de las nuevas generaciones de MOSFET son cada vez menores; tanto QGS como QGD han disminuido considerablemente, mientras que los valores típicos de gM se han incre-mentado. La resistencia del circuito de puerta también ha disminuido (de-

bido tanto a los transistores como a los circuitos integrados). Además, una frecuencia de conmutación baja hace que cualquier error cometido en el cálculo de las pérdidas de conmu-tación sea fácilmente “enmascara-do” por las pérdidas de conducción. Al incrementar la frecuencia es cuan-do pueden comenzar a detectarse di-ferencias apreciables en las predic-ciones realizadas por este modelo.

ENTRAN EN JUEGO LAS INDUCTANCIAS: MOSFET “RÁPIDO”, CIRCUITO “LENTO”La idea clave del análisis que sigue es la siguiente: cuando el transistor es capaz de conmutar rápidamente, el cambio de corriente que se produce en el terminal de drenador viene de-terminado fundamentalmente por las inductancias parásitas presentes en el circuito. El circuito equivalente para el encendido del transistor con

todos los parásitos reales existentes se muestra en la figura 6. La induc-tancia Ld incorpora la inductancia del encapsulado del MOSFET, su induc-tancia interna (bonding) y la propia del trazado (layout) de la placa de circuito impreso. El funcionamiento de este circuito es, evidentemente, bastante

complicado. Como ya se ha indicado, es de sobra conocido que el diseña-dor ha de ser especialmente cuida-doso con los parásitos cuando se tra-baja a frecuencias altas, por lo que se va a realizar un análisis cualitativo del circuito que permita explicar, con un poco de detalle, las razones que so-portan dicha afirmación.Al igual que en el caso anterior, inicial-mente el circuito de puerta carga la capacidad CGS hasta que ésta alcanza el valor VTH. A partir de ese instante, el MOSFET comienza a conducir co-rriente por su canal. Como ya se ha mencionado, gM es bastante grande (20–60 Siemens en MOSFET actua-les de baja tensión), por lo que la co-rriente por el canal aumenta rápida-mente; una variación de 0,1 V en la puerta puede suponer de 2 a 6 A en el canal.Lo que sucede ahora es que la induc-tancia presente en el drenador (Ld) im-pide que dicha corriente de canal sea suministrada por la fuente I0, por lo que es la capacidad CDS la que se des-carga, y además muy rápidamente. El efecto Miller comienza de inmedia-to, y la corriente del circuito de puer-ta se utiliza para descargar CGD. Apa-rece aquí un fenómeno curioso que merece la pena comentar: la presen-cia de la inductancia Lg juega a favor de la rapidez de conmutación, ya que hace que el circuito de puerta se com-porte como una verdadera fuente de corriente, manteniendo constante la corriente de puerta y disminuyendo el tiempo de conmutación. Lo mis-mo sucede durante la salida de con-ducción. Pero por las mismas razones esta inductancia puede tener un efec-

Figura 6. Circuito equivalente para el análisis del encendido del transistor.

“Es posible encontrar soluciones relativamente sencillas para las ecuaciones que describen los procesos de apagado y encendido, y por tanto es posible también la realización de una hoja de cálculo en Matlab o Mathcad que proporcione las pérdidas utilizando este modelo”

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to pernicioso sobre el rendimiento, ya que facilita la entrada en conducción de uno de los transistores por dv/dt.Cuando CDS se ha descargado por completo, el transistor ya se encuen-tra en zona resistiva. El circuito de puerta continua cargando CGS, y la co-rriente de drenador se incrementa li-nealmente según la ecuación (8). El tiempo en el que tensión y corriente conviven simultáneamente sobre el transistor es muy pequeño, por lo que las pérdidas son también muy peque-ñas.Durante la salida de conducción del transistor, la tensión VDS crece mien-tras que la corriente de drenador se mantiene constante. Cuando VDS al-canza el valor Vin, el diodo de libre cir-culación puede comenzar a conducir, y la corriente por el canal debería em-pezar a decrecer. Pero la inductancia LD ralentiza ese decrecimiento de la corriente: CDS continúa cargándose, VDS sigue creciendo e iD disminuye lentamente (en realidad obligada úni-camente por la diferencia de tensio-nes VDS-Vin,, por lo que el decremento de iD viene determinado por el incre-mento de VDS). Tras un cierto interva-lo, iD e icanal se igualan y decrecen jun-tas hasta extinguirse. De este modo, sobre el transistor conviven tensiones y corrientes considerables durante un período mucho más extenso que el tiempo de encendido, provocando que las pérdidas durante el apagado sean mucho mayores que durante el

encendido. Las formas de onda sim-plificadas que surgen de este análisis se muestran en la figura 7, en la que también se muestran las resonancias características del apagado del tran-sistor.Es posible encontrar soluciones rela-tivamente sencillas para las ecuacio-nes que describen tanto el proceso de apagado como el de encendido reali-zando determinadas consideraciones, y por tanto es posible también la rea-lización de una hoja de cálculo en Ma-tlab o Mathcad que proporcione las pérdidas utilizando este modelo. Una descripción más detallada puede con-sultarse en [2]. La tabla 2 muestra un ejemplo de las diferencias derivadas del uso de uno u otro modelo en el cál-culo de las pérdidas de conmutación en un caso concreto, así como el efec-to que Ld tiene sobre las pérdidas de conmutación. Aunque los valores de la tabla 2 son orientativos, permiten apreciar cómo se produce un notable incremento en las pérdidas al incre-

mentar la inductancia de drenador so-lamente en 10 nH, lo que da una idea de lo extraordinariamente importante que pueden llegar a ser los parásitos y el propio trazado (layout) del circuito en este tipo de aplicaciones. Como ya se ha indicado, el modelo clásico no tiene en cuenta el efecto de las induc-tancias parásitas.Desde el punto de vista del ingenie-ro de potencia, es interesante esta-blecer un límite aproximado entre el caso en que es aplicable el modelo clásico y cuando deja de serlo. Un cál-culo sencillo puede efectuarse utili-zando las ecuaciones (9) y (10). Hay que tener en cuenta que estas ecua-ciones no proporcionan más que una idea aproximada acerca del caso en que nos encontramos. El parámetro tencendido viene definido por la ecuación (6).La inductancia Ls también juega un papel importante en el análisis ante-rior. Para el circuito de drenador, Ls y Ld están en serie y su efecto resulta

Figura 7. a) Formas de onda características del encendido del transistor en el modelo de MOSFET “rápido”; b) Formas de onda características del apagado.

Tabla 2: Parámetros de la conmutación del transistor rápido RJK0305 de Renesas utilizando ambos modelos. La frecuencia de conmutación es de 1 MHzParámetro Modelo clásico Modelo avanzado

Ld = 10 nH Ld = 20 nHtencendido 12 ns ≈ 3,7 ns (t0 – t1) ≈ 3,7 ns (t0 – t1)tapagado 16 ns 15 ns 18,5 nsPérdidas encendido 1,08 W 46 mW 55 mWPérdidas apagado 1,35 W 1,95 W 3,25 WPérdidas totales 2,43 W 2 W 3,3 W

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en una inductancia efectiva total de valor Ls+Ld. Para el circuito de puerta, Ls y Lg también se encuentran en se-rie, por lo que el efecto conjunto vuel-ve a resultar en una inductancia efec-tiva igual a Ls+Lg. Como ya hemos vis-to, esta inductancia tiene un efecto positivo ya que es capaz de disminuir el tiempo de carga de la capacidad CGD durante el efecto Miller debido a su comportamiento como fuente de corriente; también puede contribuir negativamente al funcionamiento al favorecer la entrada en conducción

del transistor por dv/dt. Por otra parte, el efecto más negativo es sin duda la realimentación que añade entre el cir-cuito de drenador y el de puerta, tanto en el encendido como en el apagado; cuando el transistor trata de entrar en conducción, la tensión de entrada se aplica sobre Ls haciendo que la ten-sión efectiva del circuito de puerta

sea más pequeña, y viceversa en la salida de conducción.

MÁS CONTRIBUCIONES A LAS PÉRDIDAS DE CONMUTACIÓNHay tres términos más que tradicio-nalmente se han añadido a las pér-didas de conmutación: la energía de descarga del condensador CDS, las pérdidas de recuperación inversa y la energía asociada a la carga de la puer-ta. La potencia que se pierde al cargar el condensador CDS viene determina-da por la ecuación (11):Al contrario que en el modelo clásico, en el análisis avanzado que se ha des-crito aquí, no es necesario tener en cuenta este término, ya que el efecto de la carga y la descarga de CDS está incluido en dicho análisis de manera natural. La arbitrariedad de la inclu-sión del término PCDS ha sido también demostrada por otros medios en [3].En cuanto al proceso de recuperación inversa, un análisis detallado podría ser objeto de otro artículo completo. Las pérdidas de recuperación inversa se producen porque la salida en con-ducción del diodo de libre circulación (diodo parásito de LS) no es ideal: es necesario extraer de su unión una cierta cantidad de carga (Qrr) hasta que es capaz de soportar tensión in-versa. Tras lograr extraer toda la carga de recuperación, sigue siendo nece-sario “cargar” la capacidad parásita

de la unión hasta la tensión Ventrada; se forma entonces un circuito resonante entre las inductancias Ld y Ls y dicha capacidad, que da lugar a las formas de onda resonantes características que se observan en la práctica en el drenador de LS. En [4] se hace un es-tudio muy detallado y descriptivo del proceso de recuperación inversa.Una estimación de las pérdidas se pue-de hacer mediante la ecuación (12). El problema de este término es que es muy difícil conocer con exactitud Qrr, ya que depende enormemente de la corriente directa que circule por el dio-do, así como de la derivada de dicha corriente. Además, el valor que pro-porcionan las hojas de características (si es que lo hacen, ya que no es un valor estándar proporcionado por to-dos los fabricantes), debido al proce-so de medida, incorpora dentro de Qrr tanto la carga de recuperación como la carga de Cdiodo (representada por Qoss). Algunos autores recomiendan utilizar directamente Qoss y prescindir de Qrr, aunque nosotros preferimos utilizar ambos valores en la ecuación (12), que ya tiene en cuenta que una carga inclu-ye la otra. Si el fabricante no proporcio-na el valor de Qrr, entonces sí es reco-mendable utilizar Qoss en su lugar.Por último, las pérdidas que se produ-cen en el circuito de gobierno (driver) por el hecho de cargar el condensa-dor de puerta (y la capacidad Miller)

“Es muy difícil conocer con exactitud Qrr, ya que depende enormemente de la corriente directa que circule por el diodo, así como de la derivada de dicha corriente”

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se pueden hallar de manera sencilla utilizando Qg, la carga de puerta total que proporcionan la mayor parte de los fabricantes y que engloba ambos términos, en la ecuación (13).

CONCLUSIONESEn este artículo se han expuesto dos modelos analíticos de la conmutación de un transistor en un reductor sín-crono. Ambos están orientados a cal-cular las pérdidas de conmutación en el transistor, ofreciendo además una visión clara de cómo sucede el pro-ceso de conmutación y de la manera en que le afectan los distintos pará-metros. El modelo clásico es extraor-dinariamente útil en muchas situacio-nes, pero hay casos en los que puede perder validez y proporcionar resulta-dos inexactos. Es en dichos casos, los que han sido llamados de “MOS-FET lento”, en los que se puede re-currir al modelo expuesto en segundo lugar. En la segunda parte de este ar-tículo se incluyen diversos resultados experimentales que sirven para vali-dar en cierta medida lo expuesto aquí. También se detallan determinadas li-

mitaciones que presentan los mode-los descritos, y se proporcionan unas pautas a seguir a la hora de seleccio-nar los transistores más adecuados para tratar de maximizar el rendimien-to de un determinado convertidor.

AGRADECIMIENTOSEste trabajo ha sido realizado con la ayuda del Ministerio de Ciencia e In-novación, gracias al programa FPU (referencia AP2006-04777) y al pro-yecto TEC2007-66917.

REFERENCIAS[1] Jon Klein, “Synchronous buck MOSFET loss calculations with Excel model”. Applica-tion note AN-6005, Fairchild Semiconductor, version 1.0.1, Abril 2006. [2] M. Rodríguez, A. Rodríguez, P. F. Miaja, J. Sebastián, “A complete analytical switching losses model for power MOSFETs in low volt-age converters”. 13th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE), Septiembre 2009.[3] Y. Xiong, S. Sun, H. Jia, P. Shea, J. Shen, “New Physical Insights on Power MOSFET Switching Losses”. IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 24, nº 2, pp. 525-531, Febrero 2009.[4] Y. Ren, M. Xu, J. Zhou, F. C. Lee, “Analytical Loss Model of Power MOSFET”. IEEE Trans-actions on Power Electronics, vol. 21, nº 2, pp.

310-319, Marzo 2006.[5] L. Gorgens, “Maximizing the effect of Mod-ern Low Voltage Power MOSFETs”. IEEE Ap-plied Power Electronics Conference Profes-sional Education Seminar, Febrero 2009.[6] M. Pavier, A. Sawle, A. Woodworth, R. Mon-teiro, J. Chiu, C. Blake, “High frequency DC-DC power conversion: The infl uence of pack-age parasitics”. IEEE Applied Power Electron-ics Conference (APEC), Febrero 2003. [7] S. Clemente, B. R. Pelly, A. Isidori, “Under-standing HEXFET Switching Performance”. Application note 947, The HEXFET Designer´s Manual, International Rectifi er.[8] C. Blake, “Diseño de convertidores reduc-tores de rectifi cación síncrona en el punto de carga. Selección de MOSFET en el lado de alto y de bajo potencial”. Mundo Electrónico, Sep-tiembre 2007.

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tendencias Normativa


La Directiva EuPNuevos requisitos para el consumo de energía

E

Norbert ReintjesÖkopol - Institut für Ökologie und Politik GmbH

l televisor convencional está destinado a desaparecer del mercado europeo y se especifi carán niveles máximos de consumo energético para calentado-res de agua, frigorífi cos y bombas de circulación. Aunque la aplicación de la Directiva EuP, o de diseño ecológico, ha recibido poca atención por parte del público hasta la fecha, las ordenanzas elaboradas durante largos debates tendrán consecuencias trascenden-tales para los productos que utilizan energía aprobados para el mercado.Al menos, la prohibición gradual de la bombilla de incandescencia en toda la Unión Europea ha recibido una inten-sa cobertura mediática. Sin embargo, actualmente ya existen borradores de requisitos mínimos relativos a otros grupos de productos y los estudios de expertos están creando la base para otras propuestas. Las comisiones de la UE tienen previsto ocuparse gra-dualmente de los grupos de productos de mayor relevancia medioambiental y garantizar que los requisitos actuales estén sujetos a revisiones periódicas: un proceso ambicioso. Estos avances son importantes no sólo para el cliente fi nal, que puede ver cómo los estantes ya no tienen ciertos productos tal como los conocemos, sino sobre todo para los fabricantes e importadores de equipos que utilizan energía, que están obligados a cumplir

Las nuevas condiciones impuestas por la UE a través de la Directiva EuP son más exigentes en cuanto al consumo de energía en numerosos productos. En este artículo se indican sus principales aspectos así como una orientación general para su puesta en práctica.

Información sobre EuP en la web de ÖkopolAdemás de los textos básicos preparatorios y las referencias legales, el sitio web de información de Ökopol (www.eup-netzwerk.de) proporciona una visión global en alemán actualizada regularmente del estado de los procesos en curso para el ensayo y la implementación de los requisitos de EuP en los varios grupos de productos, así como vínculos a más información detallada relativa a estos procesos.

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los requisitos mínimos. Tras un perío-do de transición ya no será posible co-mercializar equipos que no satisfagan estas condiciones. En algunas circuns-tancias, este plazo puede ser extrema-damente breve. Por este motivo, re-sulta muy ventajoso que los partícipes del mercado estén informados de los próximos requisitos cuanto antes.Este artículo destaca las características principales de la Directiva EuP y su puesta en práctica, a la vez que brin-da un resumen de los grupos de pro-

ductos y procesos implicados. Los ar-tículos indicados a continuación anali-zarán los futuros requisitos mínimos obligatorios de la UE para cada grupo de productos: Consumo en modo de reserva y apagado; Decodificadores de televisión sencillos; Iluminación co-mercial (oficinas y alumbrado público); Fuentes de alimentación externas; Ilu-minación general (doméstica); y Tele-visores.

CÓMO FUNCIONA LA DIRECTIVA EUPEl objetivo principal de la Directiva EuP (1), también conocida como Directi-va de diseño ecológico, es mejorar la eficiencia energética de los productos que utilizan energía. También se dirige a la promoción de la puesta en práctica de objetivos europeos de protección climática. Otros objetivos son lograr diseños de productos holísticos y res-petuosos con el medio ambiente, así como la armonización del mercado do-méstico europeo para tales productos. Una directiva requiere su implemen-tación a escala nacional; en Alema-nia se logró con la Ley alemana sobre productos que utilizan energía (EbPG) aprobada en marzo de 2008 (2). La au-toridad responsable es el Instituto Fe-deral Alemán de Investigación y Ensa-yo de Materiales (BAM) que informa directamente al Ministerio Federal de Economía y Tecnología (3). En estre-cha cooperación con la Agencia Fede-ral Alemana del Medio Ambiente, res-palda el proceso de EuP a escala euro-pea y pone en práctica actividades en Alemania.La Directiva se aplica a todos los pro-ductos y/o grupos de productos que requieren energía para el funciona-miento previsto, sin incluir los vehícu-los. La Directiva EuP formula objetivos integrales y normas procedimentales y, sin embargo, delega a la vez la pos-terior especificación de requisitos de materiales para grupos de productos individuales a un sistema descenden-te de ratificación por parte de la Comi-sión de la UE con la participación de los Estados miembros, los agentes del mercado y otros grupos interesados.Sabiendo que la fase de diseño ejerce un impacto considerable en los efec-tos medioambientales de un producto complejo, la Directiva EuP pone más énfasis que otras normas actuales re-lativas a productos en analizar los efec-tos medioambientales durante toda la vida útil, influidos por varios conceptos tecnológicos.La Directiva EuP especifica criterios que deben usarse en la selección de los productos y/o grupos de productos

para los que deben elaborarse requisi-tos concretos. Entre estos se incluyen la relevancia de los efectos medioam-bientales y el potencial de optimiza-ción existente, así como un volumen mínimo para el mercado paneuropeo de 200.000 unidades. La Comisión de la UE, junto con los Estados miembros y con la participación de los agentes del mercado y grupos interesados, se encarga de la selección.

SELECCIÓN DEL GRUPO DE PRODUCTOS AL REQUISITO MÍNIMOLos requisitos mínimos se especifican conforme a estudios preliminares. Es-tos estudios, encargados por la Comi-sión de la UE, siguen un procedimien-to uniforme de ocho pasos (4).La Comisión de la UE define los requi-sitos mínimos en relación con los efec-tos medioambientales de los produc-tos seleccionados conforme a los re-sultados de los estudios preliminares. Básicamente, la Directiva EuP ofrece dos alternativas reguladoras diferen-tes: medidas de implementación expe-didas por leyes de regulación e iniciati-vas autorreguladoras industriales. Sin embargo, las iniciativas autorregulado-ras no han desempeñado ningún papel aún. En su lugar, los procedimientos aprobados se han basado en ordenan-zas de la UE con aplicación directa.Los documentos de trabajo están dis-ponibles para que los debatan los gru-pos interesados que actúan como pre-cursores de tales ordenanzas. El foro de consulta, en concreto, brinda una oportunidad para escuchar comenta-rios. El foro está formado por repre-sentantes de los Estados miembro, así como representantes selecciona-dos de grupos de interés (normalmen-te, representantes de las asociaciones centrales europeas). Tras este proce-so de consulta, la Comisión revisa el borrador que ha sido sujeto de una evaluación de impacto antes de ser

(1) Directiva 2005/32/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 6 de julio de 2005 por la que se instaura un marco para el establecimiento de requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos que utilizan energía y por la que se modifica la Directiva 92/42/CEE del Consejo y las Directivas 96/57/CE y 2000/55/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. Diario Oficial de la Unión Europea, nº L191, de 22 de julio de 2005, págs. 29 – 58.(2) "Ley sobre productos que utilizan energía (EBPG)", Diario de leyes federales alemanas (BGBl) nº 7 de 6 de marzo de 2008: http://www.bundesgesetzblatt.de/(3) http://www.ebpg.bam.de(4) Informe de metodología MEEuP de Van Holsteijn en Kemma BV, 2005 http://ec.europa.eu/enterprise/eco_design/index_en.htm

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enviado a un comité de representan-tes de los Estados miembro (el comité de regulación) para su aprobación. An-tes de entrar en vigor, el Parlamento de la UE debe revisarlo. El tiempo necesario para los estudios preliminares que varía en función de la complejidad anticipada, suele ser de 1,5 a 2 años. Para los grupos de pro-

ductos ya procesados, el proceso pos-terior que abarca desde el envío del primer borrador (documento de traba-jo) de la Comisión hasta la aprobación de la ordenanza obligatoria legal, duró entre un año y un año y medio. Estos períodos dependen mucho de las cir-cunstancias políticas y de personal, y pueden cambiar en el futuro.

PUESTA EN PRÁCTICA CON DETALLEYa se han enviado estudios prelimina-res completados para 15 grupos de productos; algunos más se comple-tarán en 2009, mientras que se están lanzando también nuevos estudios preliminares (tabla 1). Los resultados y los resultados provisionales de es-

Tabla 1. Situación del procesamiento de varios grupos de productos.Estudio previo Documento

de trabajoForo de consulta

Comité Regulador

Parlamento Europeo

Regulación Obligatorio desde:

Parte I: ‘lámparas no direccionables domésticas’

• 01.09.2009

Electrónica de consumo: televisores • 07.01.2010Pérdidas en modo reposo y apagado • 07.01.2010Decodificadores sencillos • 25.02.2010‘Productos de iluminación en el sector terciario’

• 13.04.2010

Fuentes de alimentación externas • 27.04.2010Frigoríficos y congeladores domésticos

• 01.07.2010

Motores eléctricos • 16.06.2011Circuladores • 01.01.2013Lavadoras domésticas •Lavavajillas domésticos •Bombas de agua •Ventiladores •Calentadores de agua •Calderas •Aparatos de aire acondicionado para habitaciones

•

Parte II: ‘lámparas reflectoras’ domésticas

•

Decodificadores avanzados •Aspiradores •Secadoras para lavanderías •Pequeñas instalaciones de combustión de combustible sólido

•

Frigoríficos y congeladores comerciales

•

Equipamiento para generación de imágenes

•

Ordenadores y monitores •

Situación en Agosto 2009.

También se están poniendo en marcha estudios preliminares para los grupos de productos indicados a continuación (más información en www.eup-netzwerk.de):- Unidades de calefacción para habitaciones individuales- Calefacción central por aire caliente (sin cogeneración)- Hornos domésticos y comerciales para alimentos- Cocinas y parrillas domésticas y comerciales- Lavavajillas, lavadoras y secadoras comerciales- Cafeteras "no comerciales"- Consumo en modo de reserva en red- Unidades domésticas de suministro eléctrico de emergencia- Otros frigoríficos y congeladores domésticos- Transformadores: transformadores de distribución; transformadores de potencia- Equipos de grabación y reproducción de sonido e imagen

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tos estudios se pueden descargar en www.eup-netzwerk.de. Como estos estudios preliminares implican gastos considerables para aunar varias cate-gorías de información relativas a los grupos de productos concretos que se examinan, pueden ser muy útiles tam-bién en otras áreas distintas del proce-so de EuP.Aunque los estudios preliminares sir-ven a la Comisión de la UE como base para desarrollar propuestas de requisi-tos mínimos de grupos de productos, la Comisión no está vinculada de nin-guna manera a tales recomendacio-nes y tiene derecho a especificar el alcance de los requisitos con indepen-dencia del alcance establecido en los estudios preliminares. Además, los aspectos regulados, incluidos los nive-les esperados y la programación de la implementación, pueden diferir consi-derablemente. Ya se ha aprobado una ordenanza sobre la restricción de las pérdidas por modo de reserva y apa-gado que será obligatoria legalmente para toda la UE. Otras ordenanzas le seguirán en 2009 (tabla 1).

CONSECUENCIAS PRÁCTICASCuando las medidas de implementa-ción se refieren a productos que utili-zan energía, los fabricantes e importa-dores (distribuidores) debe comprobar la conformidad de sus productos usan-do uno de los varios procedimientos de evaluación de conformidad aproba-dos por la Directiva EuP. Los fabrican-tes suelen encargar pruebas para sus productos a institutos de ensayo. Las medidas de implementación específi-cas de un grupo de productos no sólo concretan los niveles esperados, sino también los métodos de ensayo que deben usarse en las pruebas. Siempre que sea posible, el legislador de la UE aplicará los estándares de medición existentes que ya estén establecidos en el sector. No obstante, se ha pues-to de manifiesto que varios de estos estándares de medición necesitan adaptarse o incluso crearse de nuevo. En tales casos, la Comisión de la U.E. asigna las pertinentes órdenes a los organismos de estandarización (CE-NELEC y CEN). El fabricante debe enviar los resulta-dos de la medición junto con una de-claración de conformidad para que las autoridades los inspeccionen. Antes del lanzamiento al mercado, el pro-ducto debe recibir la marca de confor-midad CE. La gran mayoría de dispo-sitivos que utilizan energía requiere la marca CE (p. ej. por CEM) en cualquier caso debido a otra legislación vigente. En este caso, la marca CE se amplía

para incluir la declaración de conformi-dad con la medición de la implementa-ción EuP pertinente.La autoridad estatal de supervisión del mercado en los Estados miembro está diseñada para analizar la conformidad con muestras aleatorias. Si no se cum-plen los requisitos, la infracción se no-tifica a las autoridades de la UE. Según la gravedad de la infracción, la penali-zación posterior puede variar desde una multa a una prohibición de comer-cialización o incluso la retirada del pro-ducto.

INTERACCIÓN ENTRE LA DIRECTIVA EUP Y OTROS INSTRUMENTOS POLÍTICOS RELATIVOS A PRODUCTOS Una queja oída a menudo es que la Di-rectiva EuP crea un lastre administrati-vo adicional. En concreto con los equi-pos eléctricos, suele señalarse que ya existen numerosos instrumentos le-gales para regular el desarrollo de pro-ductos. Aunque es cierto, también es verdad que estos instrumentos tratan diferentes aspectos y persiguen obje-tivos distintos a pesar de que algunas áreas se solapan. Por tanto, los ins-trumentos políticos clave relativos a productos se muestran en la tabla, así como los subaspectos relacionados y las formas de interacción de los instru-mentos.

Las Directivas RoHS y RAEE, imple-mentadas ambas en Alemania con la Ley alemana sobre equipos eléctricos usados, persiguen concretamente minimizar los problemas que surgen durante el reciclaje y la eliminación de residuos, y promover un reciclaje óptimo. Como resultado, la Directiva RoHS prohíbe el uso de sustancias peligrosas específicas en dispositivos eléctricos y electrónicos en cualquier grupo de productos. Hay excepciones en aquellos casos en que tales sustan-cias son indispensables por razones técnicas (p. ej. el mercurio en tubos fluorescentes). En cambio, la Directi-va RAEE determina especificaciones para la eliminación de productos, cu-briendo de nuevo todos los grupos de productos. Entre estos suelen incluir-

„Fabricantes e importadores (distribuidores) deben comprobar la conformidad de sus productos usando uno de los varios procedimientos de evaluación de conformidad aprobados por la Directiva EuP“

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se las especificaciones generales rela-tivas al etiquetado de componentes y las responsabilidades en la cadena de eliminación. El etiquetado de consumo energético se centra en identificar la cantidad de energía que un equipo usa durante la fase de utilización. Para grupos de pro-ductos selectos (p. ej. lavadoras), espe-cifica que los equipos deben acompa-ñarse de cierta información en el punto de venta con el fin de guiar a los usua-rios finales. Este proceso se lleva a cabo usando una etiqueta uniforme que asig-na el dispositivo a una clase energética y describe otras características del pro-ducto relevantes para el consumidor (p. ej. el consumo de agua).El etiquetado medioambiental volun-tario con Flor de la UE y Ángel azul identifica productos que se clasifican más plenamente como particularmen-te compatibles con el medio ambien-te. Los criterios específicos de grupos de productos que pueden relacionarse con ciertos aspectos ecológicos du-

rante todo el ciclo de vida de los pro-ductos, se concretan para determinar la compatibilidad medioambiental. El certificado Energy Star tiene un es-tatus provisional. Esta etiqueta medio-ambiental voluntaria y específica de un grupo de productos se está usan-do actualmente en algunas áreas (p. ej. tecnología de la información) como nivel mínimo virtual para procedimien-tos de adquisición pública. Como tal, se dirige principalmente al consumo eléctrico durante el funcionamiento de los equipos.

Una distinción importante es el es-tatus legal de los instrumentos y las consecuencias resultantes para el fa-bricante/importador. Mientras que las Directivas RoHS, RAEE y EuP estable-cen niveles mínimos vinculantes le-galmente para equipos lanzados en el mercado europeo, la etiqueta de con-sumo energético identifica un requisi-to sin definir otros requisitos vinculan-tes. Como instrumento voluntario, la etiqueta medioambiental ofrece a los fabricantes la oportunidad de etique-tar dispositivos especialmente "bue-nos" de forma adecuada. De los instrumentos anteriormente mencionados, las medidas de imple-mentación (IM) de la Directiva EuP definen niveles mínimos vinculantes y universales de eficiencia energética y otros aspectos del ciclo de vida rela-cionados con el medio ambiente, y así evitan que los "peores" dispositivos de un grupo de productos lleguen al mer-cado.Según el entendimiento de la Comi-sión de la UE, la interacción entre es-tos instrumentos y su propia interac-ción con otros elementos, como los programas sistemáticos de incentivos del mercado o la adquisición pública, deberían permitir un impulso que lle-vase a un desarrollo constante de la eficiencia energética y la compatibili-dad medioambiental en los grupos de productos implicados.Sin embargo, los responsables de crear estándares en Bruselas se han dado cuenta de que aún hay margen suficiente para mejoras de la interac-ción pormenorizada entre los instru-mentos. Por este motivo, el "plan de acción para la sostenibilidad en la pro-ducción y consumo" publicado en ve-rano de 2007 por la Comisión de la UE, exige mayor interconexión de los instrumentos políticos de productos. El etiquetado de consumo energéti-co debe ampliarse para que cubra un mayor abanico de grupos de produc-tos, y la categorización debe vincular-se con niveles mínimos fijados por la Directiva EuP. En relación con los cri-terios que deben revisarse antes de conceder la etiqueta medioambiental voluntaria y los niveles mínimos de la Directiva EuP, los procedimientos re-levantes de ensayo y desarrollo debe-rían estar interconectados más estre-chamente.En definitiva, los partícipes del merca-do pueden beneficiarse mucho si si-guen de cerca el desarrollo de los di-versos instrumentos descritos aquí, ya que éstos definirán los estándares del potencial futuro del mercado y las restricciones.

“El etiquetado de consumo energético debe ampliarse para que cubra un mayor abanico de grupos de productos”

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tendencias Componentes


Alternativa a la flash NORAplicaciones como el reproductor MP3, los teléfonos móviles y las tarjetas de memoria han convertido la tecnología NAND en una tecnología conocida. Su gran ventaja en comparación con la tecnología NOR es su gran capacidad de almacenamiento y su módico precio. No obstante, el rápido adelanto tecnológico con geometrías de proceso cada vez más pequeñas dificultan, o incluso impiden, la utilización de dichos productos en aplicaciones industriales. La respuesta está en las NAND gestionadas (NAND con controlador de tarjeta multimedia embedido, e-MMC), porque el controlador integrado adapta las modificaciones tecnológicas.

NAND gestionada

L

Andreas KrizanRutronik

as memorias NAND están divididas en páginas (segmentos de programa o pages en su denominación inglesa) y bloques. Los tamaños de las pági-nas van desde 512 bytes hasta 4 KB en los componentes flash de mayor tamaño, en las cuales varias páginas se agrupan en un bloque. En las me-morias más pequeñas el tamaño de los bloques es de 16 KB y en las de mayor densidad de 512 KB.Una página constituye la unidad pro-gramable más pequeña. El borrado sólo puede efectuarse por bloques. Los ciclos de programación y borra-do están especificados en 100.000 ciclos en la tecnología SLC (Single Le-vel Cell) y en hasta 10.000 ciclos en la tecnología MLC (Multi Level Cell). Transcurridos dichos ciclos aún se pueden programar, aunque llegado a este punto aumenta ligeramente la RBER (Raw Bit Error Rate) o tasa de errores de bit en bruto.Existe un sector adicional asignado a cada página que se llama página de re-serva (spare page). Aquí es donde los fabricantes almacenan los marcado-res de los bloques defectuosos, que están presentes ya en el momento de efectuar la entrega y posteriormente deben ser tenidos en cuenta por el software del circuito de gobierno.Para el control de acceso se precisan los correspondientes controladores NAND. En general, en el bus de datos existen 8 bit o 16 bit.

MODOS DE FALLO NANDExiste una desventaja en la tecnolo-gía NAND al compararla con la tecno-logía NOR: debido a diversos efectos de error, es menos fiable. En la tecno-

logía NAND, dichos efectos pueden ser clasificados en dos tipos de error:- Status Block Error: en un determina-do bloque no se completa un proceso de escritura o de lectura.- Bit Error Rate: los errores de bit se pueden restaurar utilizando el grado correspondiente de ECC (corrección de código de error). Dicha corrección no ocasiona pérdida de datos ni error de estado.Las tasas de fallo pueden catalogarse como RBER, que es la tasa de erro-res anterior a una corrección, y UBER (Uncorrectable Bit Error Rate), es de-

Figura 1. Perturbación del programa.

“Las tasas de fallo pueden catalogarse como RBER, que es la tasa de errores anterior a una corrección, y UBER, es decir, la tasa de fallos después de efectuada la corrección”

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cir, la tasa de fallos después de efec-tuada la corrección. La tasa de fallos UBER puede ser calculada con ayuda del RBER medido y de un nivel espe-cífico de corrección de error. Cuanto más alto sea el nivel de corrección de fallos, menor será el número de los llamados UBER. Con ello se pueden lograr tasas de error de 1,0E-19 hasta 1,0E-15 UBER que hacen que las me-morias NAND sean tan fiables como las memorias NOR. MECANISMO DE FALLOS NAND¿Por qué es la tecnología NAND más susceptible a los fallos? Ello se debe a diversos motivos. Todos los mecanis-mos citados a continuación pueden ocasionar fallos, y con ello errores de bit o de bloque:- Program Disturb (fallo de programa): para programar una página se apli-ca una tensión de 20 V; entonces los electrones fluyen a la puerta flotante y esto puede ocasionar que se acumu-le carga en los elementos próximos a aquélla. A consecuencia de ello, pa-

rece como si la celda estuviera insufi-cientemente programada.Las páginas que están programados sólo parcialmente incrementan la po-sibilidad de error (figura 1). Las celdas vecinas (stressed cells) no resultan dañadas. Mediante un proceso de bo-

rrado se pone a cero; es decir, a esta-do libre de fallos.Así pues, el ECC (corrección de códi-go de error) se puede utilizar para co-rregir errores de bit.- Read Disturb (fallo de lectura): la lec-tura de una celda NAND se efectúa al medir la carga en la puerta flotante). Cada vez que se efectúa un proceso de lectura se pierde una escasísima

parte de la carga; a partir de un deter-minado valor, aparece como insufi-cientemente programada. Entonces, por medio del ECC es necesario co-rregir los datos y volver a almacenar-los en la memoria (figura 2).Como regla empírica, el máximo nú-mero de lecturas hasta el siguiente proceso de borrado dentro de un blo-que es de 1 millón de ciclos en tec-nología SLC y de 100K ciclos en tec-nología MLC. Una vez efectuado el proceso de borrado, el contador Read Disturb (lectura de perturbaciones) es reposicionado a 0.En caso de sobrepasar el máximo nú-mero de ciclos de lectura deberá en-tonces trasladarse el contenido a otro bloque, y marcar el anterior como in-válido.- Data Retention (retención de datos): en el transcurso del tiempo se produ-ce una pérdida de carga en la puerta flotante); a consecuencia de ello dis-minuye el valor umbral de la tensión hasta la corriente de reposo. No exis-te deterioro de las células que, sin riesgo alguno, pueden ser borradas y escritas nuevamente (figura 3).Los procesos de programación, bo-

rrado y lectura influyen en el tiempo de conservación de los datos. En los bloques que deben ser conservados durante largo tiempo es recomenda-ble limitar los ciclos de programación y de borrado, así como los procesos de lectura. De tal forma se evitan las perturbaciones de lectura.- Endurance (durabilidad): los ciclos de escritura y borrado ocasionan un desgaste del óxido del túnel. Con ello parte de la carga puede quedar atra-pada en el dieléctrico, ocasionando en tal forma un error en el proceso de escritura o de borrado.A fin de prolongar la duración útil de las células es necesario examinar siem-pre su estado: ¿tienen lugar, sin error alguno, los procesos de escritura y de borrado? En caso de fallo en un proce-so de escritura, será necesario trasla-dar los datos existentes en un bloque a otro; marcar el bloque como bloque averiado y no volver a utilizarlo.La corrección de errores elimina los fallos que se presentan. Además, los metadatos de gestión de bloques

Figura 2. Perturbación en la lectura.

Figura 3. Retención de datos.

“Como regla empírica, el máximo número de lecturas hasta el siguiente proceso de borrado dentro de un bloque es de 1 millón de ciclos en tecnología SLC y de 100K ciclos en tecnología MLC”

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tendencias Componentes


deberán asegurarse en un área adi-cional con códigos de corrección de errores. De este modo, si todos los bloques válidos están escritos uni-formemente (procedimiento conoci-do como wear leveling o compensa-ción de desgaste), las celdas durarán más.

ESPACIO, TIEMPO Y COSTOS: TRIPLE AHORRO GRACIAS A LA NAND GESTIONADALa gestión de bloques y la correc-ción de errores dependen de las características de fabricación y de tecnología. Las modificaciones en el tamaño del bloque o de página, así como la incorporación de nuevas fun-

ciones suponen enormes gastos para los usuarios.Cuando la tecnología cambia a es-tructuras más pequeñas se modifi-ca la RBER (tasa bruta de errores de bit) y en consecuencia, es necesario volver a calcular los esquemas ECC así como los algoritmos de compen-sación de desgaste. La FTL (Flash Translation Layer o capa de traslación instantánea) debe ser adaptada a las nuevas dimensiones de los espacios fijos en la memoria o páginas y de los bloques. Habitualmente, tal tipo de cambio de tecnología tiene lugar en-tre los fabricantes en ciclos de 9 a 15 meses.Dichas adaptaciones son simplifica-

das considerablemente por medio del NAND controlado (e-MMC) de Mi-cron Technology. El controlador MMC integrado se encarga de las funciones de gestión de bloques averiados, co-rrección de códigos de error) y com-pensación de desgaste. Por medio de la interfaz MMC, la NAND gestionada se torna en una memoria NAND es-tándar, similar a una tarjeta de memo-ria, pero con formato de componente discreto (figura 4).Dado que las modificaciones tecnoló-gicas sólo tienen lugar dentro del con-trolador MMC, se hacen impercepti-bles para el ordenador "servidor" que proporciona servicios a otros orde-nadores. De ello se derivan diversas ventajas: una simplificada y abreviada fase de desarrollo, así como una signi-ficativa ventaja de precio en compara-ción con las flash NOR o SLC-NAND.Dado que en estas aplicaciones es donde las ventajas de esta tecnología tienen mayor efecto, la NAND ges-tionada se utiliza sobre todo en siste-mas de navegación, decodificadores de TV digital, telefonía manos libres y utilizaciones multimedia.El gran tamaño de las memorias, hace que la NAND gestionada sea intere-sante también para aplicaciones de informática embebida o bien como sustituto de las tarjetas de memoria. Cuando no es necesario sustituir el medio, brinda no sólo disminución de espacio ocupado sino también de cos-tes, dado que se prescinde de una ra-nura de tarjeta.La NAND gestionada se suministra en capacidades desde 2 GB hasta 32 GB en BGA, y dependiendo de la con-figuración ofrece transferencias de datos de hasta 52 MB (figura 5).

Figura 4. NAND frente a NAND gestionada: gracias al MMC (Controlador MMC) integrado, la memoria controlada NAND de Micron Technology se convierte en una memoria NAND estandarizada.

Figura 5. Conjunto de NAND gestionada (e-MMC) 12 mm x 16 mm x 1,3mm BGA, de Micron Technology.

Tendencias

Al presentar Sensórica en abril de 2002, vaticinamos que la importancia de las conexiones inalámbricas y los sensores autónomos aumentaría en los años ve-nideros. Alguien que se guiara por las noticias y comentarios que han ido apa-reciendo en esta sección durante estos siete años y medio concluiría fácilmente que las predicciones fueron correctas, porque estos temas han ocupado la ma-yor parte de nuestras páginas, normal-mente al hablar de las redes de sensores sin hilos. Pero, obviamente, la validez de esta conclusión sería más que dudosa porque quienes hicieron aquellas pre-dicciones son los mismos que han ido seleccionando las noticias y, además, in-vestigan personalmente en dichas áreas.Por otra parte, predecir en 2002 que las conexiones inalámbricas serían cada vez más frecuentes podía parecer obvio porque, si una buena parte de los artilu-gios electrónicos que ya entonces uti-lizábamos cada día eran inalámbricos ¿por qué no lo iban a ser los sistemas de medida? Además, es fácil que se cum-pla una predicción cualitativa porque si el crecimiento absoluto no es grande, siempre puede que lo sea el crecimien-to relativo. En cambio, la predicción de crecimiento de los sensores autónomos pudo sorprender a más de uno, no por sí misma sino por la terminología: ¿por qué no hablar de sensores “inalámbricos” en vez de sensores “autónomos”? Más aún, ¿por qué no hablar directamente de “re-des de sensores inalámbricos” como la tendencia más clara?

UN TEMA EN AUGEQuienes han visto más de una moda

pasajera tienen buenos argumentos para ser precavidos y no dejarse lle-var irreflexivamente por la corriente. La cantidad de publicaciones científicas, congresos, proyectos de investigación, estudios de mercado, comunicados de empresas, etc. sobre “wireless sensor network(s)” no ofrecen duda alguna so-bre el auge de este tema. Una búsqueda en Internet con estos términos da entre uno y tres millones de citas, que son mu-chas incluso teniendo en cuenta que la fiabilidad (y estabilidad) de los buscado-res genéricos es limitada.

Si se busca sólo “wireless sensor” ex-cluyendo “network” y “networks", se ob-tienen muchísimas menos citas, lo mis-mo que si se busca “energy harvesting”. Y aquí está la cuestión. Si cuando se ha-bla de redes de comunicaciones, en los entornos académicos, el énfasis suele estar en los protocolos y el hardware pa-sa a un segundo plano, con las redes de sensores está sucediendo lo mismo. Los miles y miles de hipotéticos sensores de las redes simuladas de las que se habla en artículos académicos, deberían ser alimentados de alguna forma si se imple-mentaran y, a diferencia de los dispositi-vos electrónicos personales, en la redes de sensores no cabe contemplar que el usuario cambie las pilas o recargue las baterías cuando convenga. Se olvida

que los nodos deben ser autónomos y de ahí que algunos (si hacemos caso de los buscadores de Internet, sólo la mitad de quienes escribimos sobre el tema) prefi-ramos hablar de sensores autónomos en vez de sensores inalámbricos.Pero el problema no acaba aquí. Si se busca en Internet “low-cost sensor” aparecen unas 150.000 citas, pero si se buscan citas donde aparezcan a la vez estos términos y “wireless sensor network(s)”, apenas hay 50.000. Este re-sultado sugiere que quizá se olvida que para que las redes de sensores, con y sin hilos, lleguen a aplicarse en casos que no sean unos pocos nodos para medidas esenciales para las que no se disponga de otra alternativa, hacen falta senso-

res a buen precio. Probablemente más de uno piensa que si hay microcontro-ladores que no cuestan ni un euro, los sensores, que son más simples, quizá no cuesten mucho más. Pero, ¿se ha parado alguien a pensar si venden algún sensor por menos de un euro?Dado que no sabemos contestar esta pregunta buscando en Internet, hemos optado por el método clásico: buscar en un catálogo impreso (que todavía los hay) de un distribuidor con una buena presencia en el mercado. Pues bien, sen-sores cuyo precio sea inferior a un euro al comprar más de 100 unidades, gros-so modo no hay más que de cinco tipos: ópticos (fotodiodos, fototransistores de infrarrojos, fotointerruptores de trans-misión y de reflexión, y células fotocon-

Sensores a buen precio

Ramon Pallàs [email protected]Óscar Casas [email protected]é Polo [email protected]

Grupo de Instrumentación, Sensores e Interfaces, Escuela Politécnica Superior de Castelldefels, DEE-UPC

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sensórica


Figura 1. LDR (advanced Photonix), interruptor óptico por reflexión (Optek) y polímero piezoeléctrico (Schaevitz) que cuestan menos de un euro cada uno.

“Estamos muy lejos de los “sensores a buen precio” que permitan desplegar redes con los miles de sensores que pueden gestionar algunos protocolos de comunicación

actuales o en estudio”

Tendencias

ductoras-LDR), sensores de efecto Hall con salida digital (y uno analógico), al-gún polímero piezoeléctrico, termistores NTC de baja gama, y algunos sensores de temperatura integrados. La mayoría datan de hace más de 50 años y están basados en tecnologías más que madu-ras. Sus aplicaciones son numerosísi-mas, y de ahí que sean económicos ha-bida cuenta de los millones de unidades incorporados en todo tipo de diseños. Pero las magnitudes que interesa me-dir en sensores autónomos están fuera de su alcance, por lo cual su utilidad en este campo es muy limitada, sobre todo para los sensores con salida digital (to-do/nada).

SENSORES ENTRE UNO Y CINCO EUROSSi se relaja el criterio de búsqueda y se aceptan precios de entre uno y cin-co euros, se dispone de las versiones mejoradas (en sensibilidad, rango de medida, corriente y temperatura de tra-bajo permitidas, etc.) de los sensores de menos de un euro, y también de algunos sensores basados en micromecaniza-do (MEMS) que se han incorporado en productos de consumo (automóviles e interfaces persona-máquina en gene-ral: teléfonos móviles, agendas y juegos electrónicos, ordenadores portátiles…).

Entrarían aquí algunos acelerómetros, sensores de presión, sensores táctiles capacitivos, sensores piezorresistivos, sensores de campo magnético (GMR), algún sensor de imagen de baja resolu-ción y las RTD (Pt100, Pt500, Pt1000). Es-tos sensores ofrecen ciertamente más posibilidades, pero el diseño de un nodo sensor autónomo debe contemplar, ade-más del coste del sensor, el coste de los acondicionadores de señal, el montaje y encapsulado del nodo, y por supuesto la alimentación. En defi nitiva estamos muy lejos de los “sensores a buen precio” que permitan desplegar redes con los miles de sensores que pueden gestionar algunos protocolos de comunicación ac-tuales o en estudio.¿Qué fue entonces del smart dust, tér-mino acuñado hacia 1997 en Berkeley y nombre de un proyecto que acabó en 2001 y cuyo objetivo era demostrar que era posible obtener un sensor autónomo

de 1 mm3? Por ahora se puede decir que fue el desencadenante de una actividad investigadora trepidante que, por lo me-nos en el contexto de la computación ubicua, durará unos años más, pero que difícilmente llevará por sí sola a la dispo-nibilidad de redes de sensores extensas al servicio de las personas. Las redes más extensas serán probablemente las de las compañías suministradoras de electricidad, agua y gas, y en su mayo-ría serán redes con hilos, y privadas, a las que se añadirán algunos nodos sin

hilos en el entorno doméstico para apli-caciones relacionadas con el consumo de energía, la seguridad y el bienestar personal. Durante los próximos años, los únicos “polvos mágicos” seguirán sien-do los de los ilusionistas. Pero las modas pasajeras no son necesariamente malas. Al fi n y al cabo, la búsqueda de la piedra fi losofal también trajo sus avances. Lo malo puede residir en las modas que du-ran y duran, cuando los pocos que saben porqué duran tanto, se cuidan mucho de no decirlo.

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Figura 2. Acelerómetro triaxial y sensor de presión (Freescale) que cuestan menos de cinco euros cada uno.

Datos de búsquedas de 4-5/9/2009, 3/10/2009 y 5/10/09 Wireless sensor network(s): 3.100.000 / 295.000 + 785.000 / 1.160.000 + 820.000 Wireless sensor(s): 1.320.000 / 137.000 + 232.000 / 1.460.000 + 256.000 Wireless sensor –network, -networks: 186.000 / 171.000 Energy harvesting: 212.000 / 197.000 / 624.000 Energy scavenging: 22.300 / 23.000 Autonomous sensor(s): 18.000 / 139.000 + 26.000 Low-cost sensor: 118.000 / 147.000 Low-cost sensor + wireless sensor networks: 12.300 / 18.000 + 29.300 Smart dust: 90.000 Smart dust + low cost sensor: 1190

“¿Por qué hablamos de sensores “inalámbricos”

en vez de sensores “autónomos”?

Aplicaciones

“Éste es un salto tecnológico hacia ade-lante tan grande como lo fue en su día el uso de los motores a reacción”. Estas palabras, pronunciadas por el coman-dante de un Airbus A380, son la conclu-sión a la que más de un piloto ha llegado ante el primer aterrizaje controlado con GPS de un avión de este estilo. Poner es-te sistema en un avión es fácil, y por eso la pregunta inmediata es: ¿por qué no se ha utilizado hasta ahora ese método? La respuesta es obvia: corregir los erro-res del sistema en tiempo real, con una incertidumbre máxima de 30 pies (unos 10 m), y sobre un vehículo descendiendo rápidamente, no es en absoluto trivial.Sin embargo, después de varios años de trabajo, la solución ya está en el merca-do. Honeywell Aerospace (http://www51.honeywell.com/aero/), por ejemplo, ya tiene instalada esta tecnología, denomi-nada GBAS (Ground-Based Augmenta-tion System), en ocho aeropuertos, entre ellos el de Bremen en Alemania, donde se están realizando pruebas desde el pa-

sado mes de mayo. Y es que las ventajas de este sistema son evidentes.Desde un punto de vista tecnológico se

espera superar las especificaciones de los sistemas utilizados actualmente: los denominados Instrument Landing Sys-tems (ILS). Y es que el mal tiempo y las limitaciones de los ILS debidas a inter-ferencias en la banda VHF o los efectos de propagación por caminos múltiples, que los nuevos edificios construidos en los aeropuertos o en sus cercanías provocan en las ondas emitidas por es-tos sistemas radares, son las causas de muchos de los retardos producidos en

el tráfico aéreo. Por esto la esperanza puesta en el uso de los sistemas GBAS es grande. Con ellos se espera mejorar

las operaciones de aterrizaje en cual-quier tipo de aeropuertos, sean de cate-goría I, II o III.

VENTAJAS DE TIPO ECONÓMICOSi las expectativas técnicas son gran-des, aún lo son más las económicas porque con esta revisión en los procedi-mientos del control del tráfico aéreo se espera ahorrar mucho dinero. El motivo es evidente: con este sistema las opera-ciones de aterrizaje se pueden realizar

Aterrizar aviones: cómo hacerlo rápido y seguro

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sensórica


“Corregir los errores del sistema en tiempo real, con una incertidumbre máxima de 30 pies (unos 10 m), y sobre un vehículo descendiendo rápidamente, no es en absoluto

trivial”

Aplicaciones

en menos tiempo manteniendo la segu-ridad. Sólo en Estados Unidos, durante el año 2008, y debido a las demoras en los aterrizajes, las compañías aéreas tuvieron unos costes de unos 9.000 mi-llones de dólares, superiores incluso a las pérdidas del sector de ese mismo año.Si se desea aumentar el número de sa-lidas y llegadas de un aeropuerto, los costes aún son superiores. La amplia-ción de un aeropuerto, como por ejem-plo el de O’Hare en Chicago, tiene un presupuesto de 13.000 millones de dó-lares y 20 años de trabajo. Estas cifras se ven reforzadas por la distribución del tráfico aéreo, el 80 % del cual se con-centra en unas pocas decenas de aero-puertos y éstos acaban teniendo graves problemas de gestión.Por todo esto, y en espera de la inminen-te certificación por parte de la Federal Aviation Administration (FAA – www.faa.org), las expectativas por parte de Honeywell, y de las compañías aéreas, que sufren de forma importante la actual recesión económica, son muy elevadas: se espera que de los aproximadamente 2.200 aeropuertos existentes en el mun-do, en 2020 más de 600 estén utilizando esta tecnología.

Pero, ¿cómo funcionan estos sistemas? La figura muestra un esquema facilitado por Eurocontrol (www. Eurocontrol.fr).

1. En primer lugar, el sistema GBAS re-cibe las señales de un mínimo de cuatro

satélites y un máximo de trece. Los siste-mas utilizados se han refinado respecto a los usados en otros ámbitos y permiten obtener la posición GPS del avión con una gran robustez a los fallos: la probabi-lidad de recepción de datos erróneos es inferior a 1 entre 10 millones.2. El núcleo del sistema está formado por las cuatro antenas GPS montadas alrededor del aeropuerto. Éstas, a dife-rencias de los sistemas radar tradiciona-

les, no son propensas a interferencias y pueden localizar los aviones en un radio de 23 millas con un error de tan sólo un metro.3. Utilizando las coordenadas corregidas, una antena de VHF transmite al avión el camino de aproximación y aterrizaje. Así, el avión recibe continuamente informa-ción de los datos del sistema GBAS, del sistema radar ILS y sus propios datos GPS.4. El comandante del avión introduce entonces el camino de aproximación en su plan de vuelo y éste es reconocido por el GBAS que es capaz de gestionar para una sola pista 26 caminos separa-dos a otros tantos aviones. Esta gestión inteligente permite reducir tiempo, com-bustible y otro gran problema de los ae-ropuertos: el ruido en sus alrededores. Y esto en condiciones normales, porque su gran ventaja es su uso cuando las con-diciones atmosféricas son malas, pues reduce sustancialmente la cifra del 25% de operaciones que actualmente son abortadas.Viendo la evolución de estos sistemas es evidente que el pilotaje de los futuros aviones requerirá más de supervisores de sistemas que de pilotos entendidos a la antigua usanza.

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“Con los sistemas GBAS se espera mejorar las

operaciones de aterrizaje en cualquier tipo de aeropuertos, sean de

categoría I, II o III”

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sensórica


Aplicaciones

Todos nos hemos despertado alguna vez durante la noche, seguramente más de lo que nos gustaría. Solemos pensar que somos conscientes de las veces y del tiempo que hemos estado despiertos, pero algunas mañanas nos encontramos más cansados de lo esperado. Quizá no seamos tan conscientes como creemos de cómo hemos pasado la noche.Zeo (www.myzeo.com) ha desarrollado el Supervisor Personal del Sueño Zeo (SP-SZ). Es el primer aparato doméstico que realiza un seguimiento de cómo dormimos. Se compone de una banda que se coloca alrededor de la cabeza, a la altura de la frente, y un dispositivo que recibe la infor-mación de la banda y la almacena (Bed-side Display, BD). El SPSZ es una versión muy simplificada y automatizada de la tec-nología utilizada para la evaluación de pa-cientes en los laboratorios para el estudio del sueño. El SPSZ no es un aparato mé-dico y no puede diagnosticar desórdenes del sueño, como pueden ser la apnea, el más común, o los movimientos periódicos de las extremidades y convulsiones.

MEDICIÓN DE LA ACTIVIDAD CEREBRALMientras dormimos, el sensor de la ban-da para la cabeza mide la actividad eléc-trica del cerebro. Esta información es en-viada inalámbricamente a la unidad BD, colocada cerca del lecho donde descan-samos. Por la mañana, la BD muestra un resumen de la noche pasada, que incluye cuánto tiempo hemos dormido, cuántas veces nos hemos despertado y cuánto tiempo hemos estado en las diferentes fases del sueño. Una memoria flash (SD card) en la BD almacena los datos, que pueden ser transferidos a un ordenador y enviados a una página web que sigue la evolución del usuario y ofrece sugeren-cias para mejorar el sueño. “Es más bien una valoración, como un medidor de la presión sanguínea o una báscula, para monitorizar la fisiología” dice Phyllis Zee, investigadora del sueño de la Universi-dad Northwestern de Chicago (www.northwestern.edu), que también es ase-sora científica de la compañía, “dormir es realmente un signo muy vital”.

Hay muchos estudios que confirman la importancia de dormir, relacionándola con todo, desde la memoria hasta la obe-sidad. Una típica noche incluye un ciclo repetitivo de sueño ligero, seguido por uno lento, o profundo, y a continuación una fase REM (Rapid Eye Movement, mo-vimiento rápido de ojos), que es cuando realmente soñamos. Estas diferentes fases se repiten durante la noche, acor-tándose su duración a medida que ésta avanza. “La duración de estos ciclos y su número son indicativos de la calidad del sueño”, dice Michael Twery, direc-tor del Centro Nacional de Investigación de Enfermedades del sueño (www.nhlbi.nih.gov), que forma parte de los Institu-tos Nacionales de la Salud en Besthesda (MD, Estados Unidos).Las mayores innovaciónes de este apa-rato son el sensor (la banda de la cabeza) y el algoritmo utilizado para procesar la información recogida. En los laboratorios del sueño, la actividad cerebral es capta-da mediante múltiples electrodos sujetos al cuero cabelludo, técnica conocida co-mo electroencefalografía (EEG). Debido a que ésta es muy susceptible al ruido, los electrodos se colocan en puntos especí-ficos para optimizar el registro de la se-ñal. Los investigadores de Zeo han desa-rrollado una nueva tecnología que utiliza electrodos secos de tela plateada que se colocan en la frente, que habitualmente no se considera un punto muy adecuado para detectar la actividad EEG.

ALGORITMO BASADO EN REDES NEURONALESPara procesar la información obtenida por el sensor, se desarrolló un algoritmo de

análisis basado en redes neuronales. Este algoritmo determina automáticamente el estado del sueño del portador del aparato. Habitualmente, en el laboratorio un técni-co supervisa la actividad en tiempo real, marcando el estado del sueño del pacien-te. “El algoritmo ha sido diseñado para imitar lo que un experto determinaría”, dice John Shambroom, Vicepresidente de investigación de Zeo; “una comparación entre el algoritmo y un técnico cualifica-do para la polisomnografía de EEG y otras medidas utilizadas en un laboratorio, indi-ca que ambos obtienen resultados simila-res en personas sanas”.Algunos usuarios han probado el aparato bajo el efecto de diferentes sustancias y, por ejemplo, tras una ingesta de cerveza no han detectado efecto en los patrones del sueño, pero sí tras la toma de somní-feros con benzodiazepina. “El sueño es mucho más activo y dinámico de lo que la gente cree”, dice Shambroom, “esto per-mite comprender mejor la sensibilidad de cada persona a la cafeína y el alcohol”. “Realmente la prueba de fuego es có-mo te sientes durante el día”, según Zee. “Permitiría confirmar que se tiene insom-nio y ofrecería una forma de cuantificar y validar los patrones del sueño mientras realizas las acciones normales para tra-tarlo”, dice Jerome Siegel, Director del Laboratorio de Investigación del Sueño de la Universidad de California (www.semel.ucla.edu). Siegel y otros están in-teresados en el potencial del aparato de-sarrollado por Zeo como herramienta de investigación.Los estudiosos del sueño investigan nu-merosos aspectos, que incluyen desde los efectos de las drogas hasta la edad y las enfermedades como la depresión, y estos estudios son muy caros; una no-che en un laboratorio cuesta unos 1.000 dólares. Un aparato doméstico relativa-mente barato permitiría ver la variabili-dad de patrones normales de sueño en un amplio número de personas. “Es fácil de usar, práctico y se puede monitorizar diariamente”, dice Zee. “Ésta ha sido una limitación: el registro durante varios días consecutivos”. “Aunque los laboratorios permiten obtener información muy de-tallada, el SPSZ permitiría estudiar pa-trones de sueño normativo, así como su variación a lo largo del tiempo”, añade Siegel.

Monitorizar el sueño

“El SPSZ es el primer aparato doméstico que realiza

un seguimiento de cómo dormimos”

“Las mayores innovaciónes de este aparato son el

sensor (la banda alrededor de la cabeza) y el algoritmo utilizado para procesar la

información recogida”

onexión directa 5 V– 3,3 VLas salidas de 5 V tienen una VOH típica de 4,7 V y una VOL de 0,4 V, mientras que una entrada LVCMOS de 3,3 V tendrá una VIH típica de 0,7 x VDD y una VIL de 0,2 x VDD.Cuando la salida de 5 V esté en estado bajo, no hay proble-mas porque la salida de 0,4 V es menor que el umbral de entrada de 0,8 V. Cuando la salida de 5 V está en estado al-to, la VOH de 4,7 V es mayor que el VIH de 2,1 V. Por tanto sólo se puede conectar directamente las 2 patillas sin con-fl ictos si la entrada CMOS de 3,3 V tolera 5 V (fi gura 1)Si la entrada CMOS de 3,3 V no tolera 5 V, entonces habrá un problema porque se superará la especifi cación de ten-sión máxima de entrada (los siguientes apartados ofrecen posibles soluciones).

5 V 3,3 V con diodo de bloqueoMuchos fabricantes evitan que sus patillas de E/S superen la especifi cación de tensión máxima permitida utilizando diodos de bloqueo. Estos diodos de bloqueo no dejan que la patilla pase más allá de una caída de tensión de diodo por

Diseño con 3 VLas sugerencias siguientes se refi eren a una alimentación de 3,3V. Sin embargo, estas técnicas funcionarían igualmente para otras tensiones de alimentación con las modifi caciones adecuadas.

C

debajo de Vss y una caída de tensión del diodo por encima de VDD. Para utilizar un diodo de bloqueo para proteger la entrada es necesario observar la corriente que atraviesa el diodo de bloqueo.La corriente que atraviesa los diodos de bloqueo debe-ría mantenerse en un valor reducido (del orden de micro-

amperios). Si la corriente que atraviesa los diodos de blo-queo es demasiado grande, se corre el riesgo de abrir el bloqueo. Dado que la resistencia de fuente de una salida de 5 V es de unos 10 Ω, todavía se necesita una resisten-cia adicional en serie para limitar la corriente que atraviesa el diodo de bloqueo (fi gura 2). La consecuencia de utilizar la resistencia en serie es que se reducirá la velocidad a la que podemos conmutar la entrada debido a la constante de tiempo RC formada por la capacidad de la patilla (CL).Si no hay diodos de bloqueo, se puede añadir un único dio-do externo al circuito (fi gura 3).

5 V → 3,3 V con bloqueo activoUn problema que presenta el bloqueo con diodo es que inyecta corriente en la fuente de alimentación de 3,3 V. En diseños con salidas de 5 V de corriente elevada y unos ca-

42


DE DISEÑO

sugerencias

Figura 1

Figura 2

Figura 3

“Muchos fabricantes evitan que sus patillas de E/S superen la especifi cación de tensión máxima permitida utilizando diodos de bloqueo”

rriles de alimentación de 3,3 V con pequeña carga, esta co-rriente inyectada puede elevar la tensión de alimentación de 3,3 V por encima de 3,3 V. Para evitar este problema se puede sustituir un transistor para que dirija el exceso de corriente de salida hacia masa en lugar de hacerlo en el sentido de la fuente de 3,3 V.La unión base-emisor de Q1 realiza la misma función que el diodo en un circuito de bloqueo con diodo. La diferen-cia es que sólo un pequeño porcentaje de la corriente de emisor fluye fuera de la base del transistor al canal de 3,3 V, ya que la mayor parte de la corriente se dirige al colector, donde se encamina sin peligro a masa. La proporción de la corriente de base frente a la corriente de colector vie-ne determinada por la ganancia de corriente del transistor, generalmente 10-400, dependiendo del tipo de transistor utilizado.

5 V → 3,3 V con divisor resistivoSe puede recurrir a un sencillo divisor resistivo para dismi-nuir la salida de un dispositivo de 5 V a niveles apropiados para un dispositivo de entrada de 3,3 V (figura 4).

Generalmente la resistencia de fuente, RS, es muy peque-ña (menos de 10 Ω) por lo que su efecto sobre R1 será des-preciable si R1 es mucho mayor que RS. En el extremo del receptor, la resistencia de carga (RL) es muy grande (supe-rior a 500 kΩ) por lo que su efecto sobre R2 será desprecia-ble si R2 es mucho menor que RL.Existe un equilibrio entre la disipación de potencia y los tiempos de transición. Para mantener al mínimo los requi-sitos de potencia del circuito de interface, la resistencia en serie de R1 y R2 debería ser lo más grande que sea posible. Sin embargo, la capacidad de carga, que es la combinación de la capacidad parásita (CS), y la capacidad de la entrada del dispositivo de 3,3 V (CL), pueden afectar negativamen-te a los tiempos de subida y bajada de la señal de entrada. Los tiempos de subida y bajada pueden ser inaceptable-mente largos si R1 y R2 son demasiado grandes.Despreciando los efectos de RS y RL, la fórmula que deter-mina los valores de R1 y R2 viene dada por esta ecuación:

La formula para determinar los tiempos de subida y ba-jada viene dada por la siguiente ecuación. Para el análi-

sis de circuito se utiliza el equivalente Thevenin con el fin de determinar la tensión aplicada (VA) y la resisten-cia en serie (R). El equivalente Thevenin se define como una tensión de circuito abierto dividido por la corriente de cortocircuito. El equivalente Thevenin (R) se determi-na como 0,66*R1 y el equivalente Thevenin (VA) se de-termina como 0,66*VS de acuerdo con las limitaciones impuestas por:

A modo de ejemplo, supongamos que existan estas con-diciones:• Capacidad parásita = 30 pF• Capacidad de carga = 5 pF• Tiempo máximo de subida de 0,3 V a 3 V 1 µs• Tensión de fuente aplicada Vs = 5 V

El cálculo para determinar las resistencias máximas se rea-liza mediante esta ecuación:

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Figura 4

“Un problema que presenta el bloqueo con diodo es que inyecta corriente en la fuente de alimentación de 3,3 V”

relación general

resolviendo para R1

sustituyendo tensiones

Donde:t = Tiempo de subida o bajadaR = 0.66*R1C = Cs+CLVI = Tensión inicial en C (VL)VF = Tensión final en C (VL)VA = Tensión aplicada en (0.66* VS)

Sustituyendo valores

El máximo equivalente Thevenin de R

Resolviendo para R1 y R2 máximo

Además, LabVIEW 2009 simplifica el cálculo matemático en tiempo real mediante la agilización del diseño de algoritmos matemáticos para el diseño y la descarga sobre hardware de tiempo real. La tecnología de virtualización permite ejecutar de forma conjunta múltiples sistemas operativos sobre el mismo hardware dotado de procesadores multinúcleo para crear sistemas más eficientes.El nuevo software NI Real-Time Hypervisor combina la potencia de LabVIEW Real-Time Module con las capacidades de un sistema operativo de aplicación general. Al utilizar este software, los ingenieros y los científicos pueden ejecutar de forma conjunta Windows XP y LabVIEW Real-Time en el mismo controlador, repartiendo los dos sistemas operativos entre los núcleos del procesador para obtener un uso más

eficiente de los recursos del sistema. El software NI Real-Time Hypervisor trabaja con los controladores PXI de NI de dos y cuatro núcleos, así como con el controlador industrial de NI.Aunque la virtualización ofrece una nueva forma de diseñar los sistemas en paralelo, LabVIEW 2009 ofrece también mejoras para las tecnologías de diseño en paralelo existentes incluyendo programación multinúcleo y desarrollo de FPGA. Esta versión ofrece una nueva estructura “for-loop”, que divide automáticamente las iteraciones de los

bucles sobre los múltiples procesadores para aumentar la velocidad de ejecución del proceso. LabVIEW también simplifica aún más la programación de FPGA ofreciendo información temprana sobre los resultados de la compilación y resaltando las rutas críticas con el fin de lograr una estimación anticipada de la utilización de los recursos de la FPGA y una mejor depuración de las violaciones del sincronismo. Además, la nueva y ágil FPGA IP ofrece mayor rendimiento en el cálculo matemático y en las prestaciones del proceso de las señales.LabVIEW ofrece la posibilidad de configurar la nueva plataforma WSN de NI mediante un entorno de programación en el que funciona la característica del ratón de “arrastrar y soltar” para realizar los análisis, así como para extraer y presentar los datos de las medidas. Al utilizar LabVIEW Wireless Sensor Network Module Pioneer, los ingenieros y los científicos pueden programar los nodos individuales de medida de NI WSN para ampliar la duración de la batería del nodo, aumentar las prestaciones de la adquisición y crear interfaces personalizadas de sensores.

National Instruments actualiza LabVIEWNational Instruments comercializa LabVIEW 2009, última versión de la plataforma de software de diseño gráfico de sistemas para control, pruebas y desarrollo de sistemas embebidos. Permite descargar código en redes de sensores inalámbricos para ayudar a los ingenieros y a los científicos a construir sistemas de medida y de monitorización industriales más inteligentes y ofrece nuevas soluciones para las pruebas sobre múltiples estándares inalámbricos en una sola plataforma de hardware.

la s

olu

ción Plataforma de programación

gráfica

productos y servicios44


CARACTERISTICAS TÉCNICAS

Descarga de código en redes de sensores inalámbricos. Simplifica la programación de FPGA. Módulos para trabajo en tiempo real. Redes de sensores inalámbricos (WSN) para implantar medidas distribuidas. NI WLAN Measurement Suite es compatible con los estándares IEEE 802.11 a/b/g. Bibliotecas de cálculo matemático con más de 1.000 funciones. LabVIEW MathScript RT Module amplía el acceso al cálculo matemático en tiempo real. Incorporación de archivos “.m” existentes mediante interfaces de usuario interactivas y E/S.

44

45


45

MEDIDAMedidor portátil de potencia ópticaEl ADPON es un medidor portátil de potencia óptica diseñado para trabajar con las tecnologías FTTx, que están experimentando un rápido crecimiento con las redes ópticas pasivas (PON). Es capaz de medir las tres señales (1310, 1490 y 1550 nm) que transportan voz, datos y vídeo simultáneamente. Este instrumento mide no sólo las señales ópticas de 1490 y 1550 nm, sino que también mide de forma precisa ráfagas de subida a 1310 nm enviadas desde un ONU mientras el ONU está en modo de espera. Su sencillo manejo y sus medidas precisas hacen que el ADPON sea la herramienta ideal para las instalaciones y pruebas de aceptación en redes ópticas pasivas (PON) (aplicaciones en APON, BPON, EPON y GPON), de forma que nos asegura que se cumplen todos los estándares requeridos en los servicios de activación.

Fabricante: AD Instruments Comercializa: Abacanto Digital

CONEXIÓNConectores híbridos hasta 10 ALa serie de conectores híbridos C091 ofrece contactos de potencia y contactos de señal en un mismo dispositivo. Puede utilizarse para alimentación y circuitos de control de pequeños electrodomésticos o en cualquier motor eléctrico. Existen diferentes diseños con variantes como la de tres contactos de potencia y seis contactos de señal diseñados para logar la mejor disipación de calor posible y una óptima señal eléctrica. Debido a sus características especiales de estampado y contactos pueden soportar hasta 10 A.

Fabricante: Amphenol Comercializa: Rutronik

HARDWAREPlaca madre para aplicaciones industrialesLa placa madre ATX industrial IMB203 incorpora un procesador LGA775 Intel Core 2 Quad con un FSB de 800/1066/1333 MHz. Alimentada por el juego de circuitos Intel Q45+ICH10DO, compuesto por el Intel 82Q45 Graphic Memory Controller Hub (GMCH) y el Intel I/O Controller Hub 10DO (ICH10DO), la placa madre IMB203 desarrolla un rendimiento elevado y funciones de E/S avanzadas. Tiene cuatro tomas DDR3 DIMM de 240 patillas para ofrecer una capacidad máxima de memoria de 16 GB, rendimiento gráfico proporcionado por el Intel Graphics Media Accelerator 4500 y ranuras PCIe x16. Los procesadores que tienen el soporte del modelo IMB203 también incluyen versiones Intel Core2 Duo y Celeron. Al incorporar los circuitos Intel Q45 e ICH10DO, la placa madre presenta capacidad de expansión PCIe x16, PCIe x4, PCI x1 y cuatro ranuras PCI. Para satisfacer la creciente demanda de mayor velocidad en la transferencia de datos, esta placa madre ATX posee doce puertos USB 2.0 y seis puertos SATA-300 integrados en la función RAID 0,1, 5 y 10. Además, los interfaces Intel 82567LM e Intel 82574L Gigabit LAN mejoran las opciones de red.

Fabricante: Axiomtek Comercializa: Anatronic

MEDIDAPlataforma de desarrollo para pruebasLabVIEW 2009 mejora el rendimiento de las pruebas de RF y de las conexiones inalámbricas aprovechando la existencia de los procesadores multinúcleo. Por ejemplo, los ingenieros y los científicos pueden usar LabVIEW y los procesadores multinúcleo disponibles en el comercio para incrementar la velocidad de las medidas inalámbricas tales como las medidas espectrales y del EVM (Error Vector Magnitude) en las pruebas de WLAN. El recientemente introducido NI WLAN Measurement Suite para LabVIEW garantiza el cumplimiento de los estándares IEEE 802.11 a/b/g y realiza medidas cinco veces más rápido que los instrumentos tradicionales. Gracias a que la instrumentación basada en software puede utilizar LabVIEW, los ingenieros y los científicos pueden aplicar la misma plataforma de medida para adquirir y analizar cualquier sistema de modulación o protocolo estándar en lugar de utilizar instrumentos independientes dedicados a protocolos específicos. Además de WLAN Measurement Suite, las herramientas recientemente lanzadas de WiMAX, GPS y MIMO para LabVIEW ayudan a los ingenieros y a los científicos a incrementar su rendimiento cuando tratan de hacer pruebas sobre múltiples estándares utilizando una plataforma común de hardware PXI.

Fabrica y comercializa: National Instruments

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MEDIDAFuentes de alimentaciónde alta precisiónLa serie HMP ofrece cuatro fuentes de alimentación programables de elevadas prestaciones, dos fuentes en la escala de los 200 W y dos en el margen de los 400 W. Los primeros están equipados con 2 o 3 canales y las segundas disponen de 3 y 4 canales. Las salidas suministran tensiones continuas de 0 a 32 V con corrientes de hasta 10 A. Los equipos destacan por su nuevas funciones de control, resoluciones de ajuste y de lectura muy elevadas, la función de EasyArb (función arbitraria de fácil utilización) y unos datos técnicos excelentes para los valores de ruido y de rizado (150 µV rms). La función EasyArb permite generar en todas las salidas, tensiones con diagramas de U/I libremente definibles por el usuario. La serie HMP incluye una pantalla LCD, un interfaz Dual USB/RS-232 (opcional Ethernet/USB o GPIB) y conexiones de salida adicionales para todos los canales, en la parte trasera del equipo, por lo que se facilita la alimentación en sistemas de bastidor.

Fabrica y comercializa: Hameg

POTENCIAMOSFET de 30 V de aplicación industrialLa serie de MOSFET de potencia HEXFET TO-220 de 30 V homologados para la industria presentan una carga de puerta (Qg) muy baja para aplicaciones como inversores de sistemas de alimentación interrumpida (SAI), herramientas eléctricas de baja tensión, aplicaciones ORing y fuentes de alimentación para redes de comunicaciones y servidores. Estos robustos MOSFET incorporan una avanzada tecnología de zanja (trench) de IR y ofrecen una muy baja resistencia en conducción (RDS(on)) para reducir la disipación térmica. Además, la carga de puerta muy baja de los nuevos dispositivos ayuda a prolongar la vida de la batería de los inversores de SAI o las herramientas eléctricas. Estos MOSFET, con una tensión y corriente de avalancha totalmente caracterizadas, son sustituciones y actualizaciones directas a los dispositivos TO-220 de 30V existentes mientras IR continúa desarrollando MOSFET de referencia. Los dispositivos están homologados para la industria y con un nivel 1 de sensibilidad a la humedad (MSL1). Los MOSFET de 30 V se encuentran disponibles en un encapsulado TO-220, se suministran sin plomo y son conformes a RoHS.

Fabrica y comercializa: International Rectifier

MEDIDAOsciloscopios de 300 MHz y 2 GS/sLa gama de seis osciloscopios WaveAce disponen de dos canales, pantalla a color, anchos de banda desde 60 MHz a 300 MHz, frecuencias de muestreo de hasta 2 GS/s y memoria de forma de onda de hasta 9 kpts/canal (18 kpts intercalados). La serie de productos WaveJet 300A ofrecen 2 y 4 canales con modelos de ancho de banda de 100, 200, 350 y 500 MHz ayuda a los usuarios a simplificar su trabajo y acortar los tiempos de depuración. Con un visualizador brillante de 7,5 pulgadas, longitudes de memoria de 500 kpts/canal y hasta 2 GS/s de frecuencia de muestreo, los ingenieros pueden captar fácilmente y ver cada detalle en sus pruebas. Los puertos USB proporcionan un modo rápido de guardar y almacenar los datos de formas de onda en el PC. El modo de repetición permite a los usuarios recuperar el histórico de los datos obtenidos. Las series de mayores prestaciones WaveSurfer Xs-A y MXs-A proporcionan anchos de banda de 200, 400, 600 MHz y 1 GHz con frecuencia de muestreo por canal de 2,5 GS/s y de hasta 5 GS/s en el WS 104Xs-A

Fabricante: LeCroy Comercializa: RS Amidata

VISUALIZACIÓNPantallas con retroiluminaciónLas pantallas VFD (Vacuum fluorescent display) gráficas (512x32 y 140x16) retroiluminadas con LED RGB aplican una tecnología que proporciona un elevado factor de contraste y un ángulo de visión propio de la tecnología VFD potenciado por la retroiluminación por LED RGB, donde el color se puede controlar de forma independiente en bloques de cinco LED; además cada color (rojo, verde y azul) se puede configurar con 16 niveles de brillo. El módulo GU512X32H-3940, de 372x49 mm y 307x25,4 mm de área visible permite definir distintos colores en la pantalla gracias a sus 20 LED RGB. Esta pantalla admite caracteres en formato 5x7 y también en 8x16 puntos, tiene interface serie RS-232 y paralelo (seleccionable con un “jumper”), incorpora macros y se alimenta a 5 V o 24 V (seleccionable con un “jumper”).

Fabricante: Noritake Comercializa: Sagitrón

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COMUNICACIONESTerminales programables con pantalla táctilDisponibles en versión color o monocromo, los terminables programables NQ ofrecen imágenes nítidas, botones, mensajes y gráficos en una moderna y atractiva pantalla táctil con algunas teclas de función adicionales. Los terminales programables NQ disponen de pantallas de gran brillo y calidad y poseen puertos USB para permitir una programación y una transferencia de datos sencilla. Los puertos serie permiten la conexión a muchas familias de PLC así como a otros dispositivos, como variadores y controladores de temperatura. El software NQ Designer ofrece un gran número de funciones necesarias para la creación de aplicaciones efectivas que sean fáciles de utilizar. Además de las funciones de terminal programable básicas, existen también lámparas, gráficos, medidores y botones adicionales, incluyendo registro y representación de datos en tiempo real e historias.

Fabrica y comercializa: Omron Electronics

COMUNICACIONESControladores de interfaceEl ENC624J600 y el ENC424J600 son controladores de interface a Ethernet de 100 Mbps autónomos y conformes a IEEE 802.3. Estos controladores combinan un interface físico (PHY) 10/100Base-T y un Controlador de Acceso a Medios (Media Access Controller, MAC) con un núcleo de seguridad criptográfica por hardware, y se pueden conectar a cualquier microcontrolador PIC mediante SPI o interface paralelo flexible. Además, cada dispositivo tiene una única dirección MAC programada en fábrica y 24 KB de SRAM configurable para almacenamiento temporal de transmisión/recepción de paquetes y almacenamiento de datos. Esta combinación de velocidad, flexibilidad y funciones permite que los diseñadores puedan crear aplicaciones embebidas rápidas y seguras con conexión a red y a Internet que minimizan el espacio en la placa, el coste y la complejidad. También dispone de la tarjeta Fast 100Mbps Ethernet PICtail Plus, directamente conectable a la Explorer 16 o PIC18 Explorer, que contiene un ENC624J600 y una clavija RJ-45 para agilizar el desarrollo de aplicaciones con estos controladores. El controlador ENC624J600 se suministra en encapsulados TQFP de 64 patillas y el ENC424J600 en QFN o TQFP de 44 patillas.

Fabricante: Microchip Technology Comercializa: Sagitrón

POTENCIAMOSFET para el mercado de servidoresEl modelo FDMS7650 es un dispositivo MOSFET de 30 V encapsulado en formato Power-56 y especialmente diseñado para el mercado de servidores y enrutadores dentro de aplicaciones como granjas de servidores. Esta familia de dispositivos se caracteriza por una resistencia en conducción que se encuentra por debajo de 1 mΩ, lo que permite reducir las pérdidas de conmutación y mejorar la eficiencia global de la aplicación. Estos MOSFET se ajustan perfectamente a las necesidades informáticas profesionales y permiten reducir la resistencia en conducción a la mitad en comparación con la resistencia habitual de los FET.

Fabrica y comercializa: Fairchild Semiconductor

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productos y servicios


CONVERSIÓNConvertidor con muy baja corriente en reposoLa versión H del modelo LT3680 que trabaja hasta 36 V y que proporciona 3,5 A de corriente se caracteriza por un modo de trabajo en ráfaga que mantiene la corriente quiescente del dispositivo por debajo de los 75 µA en todo el margen de entrada de tensión que se extiende de 3,6 V a 36 V. Además trabaja con temperaturas de unión de hasta 150ºC, si bien las especificaciones eléctricas de la versión H, son idénticas a las de las versiones E e I. El conmutador interno soporta hasta 4,6 A lo que le permite suministrar hasta 3,5 A de CC a una tensión de 0,79 V que puede alcanzar los 30 V reduciendo la corriente. La frecuencia de conmutación es programable entre 250 kHz y 250 MHz. El dispositivo, además, ha optimizado su eficiencia para evitar las bandas de frecuencia más ruidosas, habiéndose encapsulado en un formato MSOP-10E.

Fabricante: Linear Technology Comercializa: Arrow-Iberia Electrónica

OPTROELECTRÓNICALED de alta luminosidaden blanco fríoEl LED SLSNNWH815TS de blanco frío se caracteriza por una intensidad luminosa de 5,5 cd con 120º de ángulo para una corriente de apenas 60 mA. Este LED está constituido por 3 chips en encapsulados de 5,2x5,2 mm que posee 6 terminales (3 en cada extremo) y está alimentado con una tensión de 3 V a 3,4 V. Según el fabricante resulta más competitivo que el formato PLCC2, ya que utilizar un SLSNNWH815TS proporciona la misma luz que tres PLCC2 pero al precio de dos, además del ahorro de espacio en placa. Por sus características, este LED está indicado para aplicaciones de iluminación de letras e iluminación en general como paneles de iluminación interior para decoración e iluminación artística.

Fabricante: Samsung ElectroMechanics Comercializa: RC Microelectrónica

MEDIDASensores tipo RogowskiTras la calibración, la serie RT alcanza una precisión absoluta superior al 0,65%, incluyendo el error de posición, por lo que se trata de las primeras bobinas de Rogowski de núcleo dividido indicadas para su uso en dispositivos de potencia de Clase 1. Esta familia elimina la necesidad de una fuente de alimentación adicional ya que el sensor RT se autoalimenta. El formato muy fino, ligero y flexible de los sensores RT permite su adaptación a aplicaciones en las cuales los transformadores tradicionales de corriente son demasiado pesados y voluminosos, especialmente para medir corrientes elevadas. Su construcción de núcleo dividido facilita su montaje alrededor de un conductor sin desmontar los cables ni detener el funcionamiento. El nuevo nivel de precisión para Clase 1 de los sensores de la serie RT proporciona unas prestaciones mejoradas en la monitorización de corriente y potencia, así como en los contadores de energía. Los sensores RT con 5 mm de calibre se encuentran ya disponibles con aperturas de medida cuyos diámetros son de 55 o 125 mm y tienen cinco años de garantía.

Fabrica y comercializa: LEM Components

MEDIDAMonitorización remotaNI Wireless Sensor Network (WSN) es una completa solución de monitorización remota que consta del software de programación gráfica NI LabVIEW y de nuevos nodos de medida inalámbricos de bajo consumo. Los nodos de medida inalámbricos están alimentados por cuatro baterías AA para obtener una duración máxima de tres años. El NI WSN-3202 con 4 canales de entrada analógicos de ±10 V y el NI WSN-3212 de cuatro canales de entrada de termopar de 24 bit, además de 4 canales digitales de E/S que se pueden configurar como entradas, salidas trabajando como fuentes o salidas trabajando en consumo. La plataforma también incluye la pasarela de Ethernet NI WSN-9791 que se utiliza para conectar los nodos de medida a LabVIEW. El software NI-WSN se basa en la tecnología IEEE 802.15.4 y recoge los datos de medida procedentes de los nodos de medida distribuidos.

Fabrica y comercializa: National Instruments

CONVERSIÓNMódulo CC/CC de alta tensiónEl modelo LTM8025 es un sistema regulador µModule CC/CC de alta tensión que proporciona una salida de tensión de 24 V a partir de una entrada de hasta 36 V. La salida de este módulo es adecuada para los sistemas de bus intermedio que trabajan a tensiones entre 12 V y 20 V y la capacidad de entrada permite suficiente protección de tensión para los sistemas de 24 V a 28 V. Es una solución de conversión completa que incluye controlador CC/CC, conmutadores de potencia, inductor, circuitería de compensación y condensadores de paso de entrada y salida.El módulo se ha ajustado a un formato LGA plástico de 9x15x4,32 mm destinado a montaje superficial que pesa menos de 1,8 g. También puede trabajar como regulador de punto de carga con una entrada de 3,6 V a 36 V que permite regular una salida de 0,8 V a 24 V que se ajusta con una resistencia. El margen de temperatura de funcionamiento es de -40 a +125ºC y está certificado RoHS.

Fabricante: Linear Technology Comercializa: Arrow-Iberia Electrónica

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agendaFeria de la industria digital

España será país protagonista de CeBIT 2010

Nuria Calle

spaña ha sido elegida como país invitado en la próxi-ma edición de la feria Ce-BIT de Hannover. Bajo el lema el lema “Connected

Worlds” (mundos conecta-dos), la muestra de 2010 se centrará en abordar soluciones tecnológicas en la vida personal y laboral.En la presentación en Madrid del even-to, el Secretario de Estado de Teleco-municaciones, Francisco Ros, subrayó que “CeBIT es un escaparate único pa-ra presentar la innovación tecnológica de España”. Por su parte, el presiden-te de la feria, Ernst Raue, señaló que desde el sector se ve al país con inte-rés, entre otros motivos por cuestio-nes de cooperación, debido a su fuerte presencia en Hispanoamérica. Philipp Rösler, titular de Economía del estado

alemán de Baja Sajonia, apuntó que “se puede aprender mucho de España”, y puso como ejemplo el funcionamien-to, desde hace más de cinco años, de la fi rma electrónica. Ulrich Dietz, Presi-dente de Bitkom, la patronal alemana de empresas TIC, explicó que la parti-cipación de España en la feria se desea-ba desde hacía tiempo debido al poten-cial español en TIC. Dietz considera que “España es el Silicon Valley europeo ya que tiene un emplazamiento excelente para el desarrollo de las TIC en el ‘viejo continente’”. La edición 2010 de CeBIT se desarro-llará del 2 al 6 de marzo en su empla-zamiento habitual. La última edición contó con la presencia de 4.300 expo-sitores procedentes de 69 países, que recibieron a más de 400.000 visitan-tes. En los tres anteriores encuentros se ha consolidado la fi gura del “partner

country”o país protagonista, una distin-ción que han disfrutado Rusia, Francia y California, y que ahora ha recaído en nuestro país. Esta deferencia coincidirá con la presidencia española del Conse-jo de la Unión Europea en el primer se-mestre del año, durante la cual, según ha anunciado el Gobierno, España tiene previsto liderar la puesta en marcha de medidas que estimulen varios aspec-tos esenciales en el ámbito de las TIC.

Pabellón españolEspaña estará representada en Hanno-ver a través de varios espacios, uno ins-titucional y el resto de carácter secto-rial. Se espera que a la cita acuda medio centenar de expositores, el doble que en ocasiones anteriores. Ángel Martín, vicepresidente ejecutivo del Instituto de Comercio Exterior (ICEX) informó de la creación, por primera vez en la feria, de un gran pabellón ofi cial que tendrá casi 3.000 metros cuadrados. Contará con una inversión de un millón y me-dio de euros por parte de la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones, del ICEX, de la Asociación Empresas de Tecnologías de la Información y Comu-nicaciones de España (AETIC) y de las propias empresas. Aunque Martín indi-có que aún se están perfi lando los de-talles, adelantó que si el pabellón tiene éxito se mantendrá en próximas convo-catorias.Desde la organización se señala que CeBIT 2010 fortalece su programa am-pliando contenidos y tratando temas adicionales, además de dirigirse a nue-vos grupos meta. Uno de los focos de interés estará encaminado al sector de la logística y la industria automovilística. También se desarrollarán muy especial-mente los aspectos ligados al respeto al medio ambiente por parte de las TI así como la seguridad dentro de este ámbito.www.cebit.de

La próxima cita en Hannover con las TIC tendrá lugar del 2 al 6 de marzo de 2010. En esta edición, España será el invitado de honor del salón internacional CeBIT tras haberlo sido Rusia, Francia y California. Los expositores españoles podrán mostrar sus servicios en el marco de una presentación especial.

E

De izquierda a derecha: Jesús Banegas, Presidente de AETIC, Francisco Ros, Secretario de Estado de Telecomunicaciones, Philipp Rösler, Ministro de Economía, Trabajo y Tráfi co y Vicepresidente de Baja Sajonia, Ernst Raue, Presidente Ejecutivo de CeBIT, Ángel Martín, Vicepresidente Ejecutivo del ICEX y Ulrich Dietz, miembro de la presidencia de BITKOM.

EBV Elektronik ................... PortadaFadisel ........................................... 4Fluke ............................................ 25MSC Iberia ..................................... 9National Instruments .................. 52Premium ...................................... 12RC Microelectrónica ................... 51Rohde & Schwarz .......................... 2Rohm Semiconductor ................... 7Rutronik ....................................... 13UPC .............................................. 11

Mundo Electrónico cierra el año 2009 con el suplemento Optrónica y artículos dedicados a la Electrónica de Potencia, además de una nueva puesta al día en aspectos normativos para el manejo de sustancias altamente preocupantes (SVHC).

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3M ...................................................................................11Abacanto Digital .............................................................45Actio, Arte y Ciencia .........................................................6AD Instruments ...............................................................45Advanced Photonix .........................................................36Amphenol ........................................................................45Anatronic .........................................................................45Anritsu.............................................................................12Arrow-Iberia Electrónica ................................................48Axiomtek .........................................................................45Fairchild Semiconductor ..............................................9,47Freescale Semiconductor ................................................37Hamamatsu Photonics .....................................................16Hameg .............................................................................46IBM ...................................................................................6Infi neon Technologies .....................................................10International Rectifi er .....................................................46Isofoton ...........................................................................13LeCroy ............................................................................46LEM Components ...........................................................48Linear Technology ..........................................................48Microchip Technology ...............................................12,47

Microsoft ...........................................................................6Monolitic .........................................................................15MSC Iberia ......................................................................15National Instruments .............................................44,45,48National Semiconductor .............................................12,18Noritake ...........................................................................46Omron Electronics ..........................................................47On Semiconductor ..........................................................11Optek ...............................................................................36RC Microelectrónica .......................................................48Rohm Semiconductor ........................................................8RS Amidata .....................................................................46Rutronik .....................................................................32,45Sagitrón ......................................................................46,47Samsung ..........................................................................48Schaevitz .........................................................................36SolarEdge ........................................................................13STMicroelectronics .........................................................13Tektronix .........................................................................10Yokogawa ..........................................................................9

Índice de Empresas citadas

índices y avance

TendenciasFAC aisladas y de muy bajo consumo en vacío (y II)J.M. de Diego, J.I. Gárate y J. MonsalveUniversidad del País Vasco y Maxim Integrated Products

Circuitos para gestión de alimentación: consideraciones térmicasTravis EichhornNational Semiconductor

OpiniónUso de SVHC en componentes y conectores pasivosGary NevisonFarnell

Optrónica

50


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