Mundo Electronico - 413 by Versys Ediciones Técnicas, S.L.

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

mundo Nº 413 • NOVIEMBRE 09

ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia (I) COMPONENTES. Alternativa a la ﬂash NOR NORMATIVA. La Directiva EuP DOSSIER. Optoelectrónica AGENDA. España será país protagonista de CeBIT 2010

España: 19€ 19 - Extranjero: 27€ 27€ - CETISA EDITORES

Premio Excelencia a la Comunicación 2006 Col.legi d’EnginyersTècnics deTelecomunicacions (COETTC)

EDITORIAL

mundo

Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia

www.mundo-electronico.com EDITOR ÁREA ELECTRÓNICA: Eugenio Rey [rey@cetisa.com] DIRECTOR: Sergio Lorenzi [lorenzi@cetisa.com] COLABORADORES: Juan José Salgado y Nuria Calle MAQUETACIÓN: Rafael Cardona [cardona@cetisa.com] PUBLICIDAD Enric Carbó [ecarbo@cetisa.com] Miquel Cabo [mcabo@cetisa.com] Publicidad Internacional Sergio Lorenzi [lorenzi@cetisa.com] Módulos Susana Al Bitar [susana.albitar@tecnipublicaciones.com] Coordinadora Publicidad Isabel Palomar [ipalomar@cicinformacion.com] SUSCRIPCIONES Ingrid Torné e Elisabeth Díez [suscripciones@tecnipublicaciones.com] 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. Edita:

Director General: Antonio Piqué Morató Directora Delegación de Cataluña: María Cruz Álvarez Editora Jefe: Patricia Rial OFICINAS: Administración: Avda Manoteras, 44 - 28050 MADRID Tel 91 297 20 00 - Fax 91 297 21 52 Redacción: Enric Granados, 7 - 08007 BARCELONA Tel 93 243 10 40 - Fax 93 349 23 50 CORRESPONSALES Valencia: J. ESPÍ, [José.Espi@un.es] Dpto. Ingeniería Electrónica. - Escuela Técnica Superior de Ingenieria. - Universitat de Valencia, Campus de Burjassot. C/ Dr. Moliner, 50. - 46100 Burjassot Argentina: ERNESTO FEDERICO TREO [etreo@herrera.unt.edu.ar] NATALIA M. LÓPEZ CELANI [nlopez@gateme.unsj.edu.ar] Los colaboradores de Mundo Electrónico pueden desarrollar libremente sus temas, sin que ello implique la solidaridad de la revista con su contenido. Los autores son los únicos responsablesde sus artículos. Los anunciantes son los únicos responsables de sus anuncios. Se prohíbe la reproducción total o parcial de ningún artículo de Mundo Electrónico, ni el almacenamiento en un sistema de informática ni transmisión en cualquier forma o por cualquier medio, electrónico, mecánico, fotográﬁco, registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los editores. Reservados todos los derechos de reproducción, publicación, préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión del uso delejemplar para todos los países e idiomas. © Grupo Tecnipublicaciones, S.L. Impresión: Grupo Marte. Printed in Spain. Dep. Legal: B. 24928-71 - ISSN-0300-3787

l 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 herramientas software específicas de simulación a nivel físico que tienen en cuenta la estructura física de los semiconductores, o de simulación circuital, como por ejemplo PSpice, que utilizan circuitos equivalentes proporcionados por el fabricante para representar el comportamiento 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 simplificaciones, 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. Tradicionalmente se ha venido utilizando el llamado modelo cuasi lineal, que se basa en considerar que el proceso de conmutación viene esencialmente determinado por las capacidades parásitas del transistor (MOSFET “lento”). Esta suposición puede perder validez si los transistores son capaces de conmutar lo suficientemente 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 inconvenientes, y se propone un modelo que tiene en cuenta todos los elementos parásitos del circuito. Este modelo está orientado a convertidores 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 situaciones; 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 simplificado, es capaz de realizar una estimación bastante precisa de las pérdidas de conmutación. Por último, utilizando los modelos presentados se proporcionan 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 Electrónico | NOV 09

sumario

La portada EBV ELEKTRONIK

Nº 413 / NOVIEMBRE 09

www.ebv.com

03 Editorial

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

14 Dossier: Optoelectrónica

La Optoelectrónica avanza con paso ﬁrme y decidido por 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 18

Normativa. ■ La Directiva EuP por Norbert Reintjes Componentes. ■ Alternativa a la ﬂash NOR por Andreas Krizan

36 Sensórica 29

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

42 Sugerencias de diseño Diseño con 3 V

44 Productos y servicios

La solución: National Instruments actualiza LabVIEW

49 Agenda

España será país protagonista de CeBIT 2010

50 Índices y avance

Mundo Electrónico | NOV 09

actualidad 6

EMPRESAS

Crea una infraestructura de soporte

La UPC fomenta la colaboración Universidad-Empresa 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. E. R. V.

Inspirado en el modelo seguido en Cambridge (Reino Unido) y Stanford (EE.UU.), el programa K2M (knowledge to market) persigue acortar el tiempo que transcurre entre las necesidades y oportunidades empresariales en I+D e innovación y la capacidad de investigación 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 superiores, planta baja y tres subterráneos distribuidos en 3.335 m2 destinados a laboratorios, despachos y espacios comunes en el que además de las 18 empresas 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 PROYECTOS Entre los proyectos asignados al programa destacan el Microtrón de Cataluña para la construcción y puesta en marcha de un acelerador compacto de electrones, fruto de la colaboración con el CIEMAT, Sener, Elytt Energy y Alma, el Hospital Gregorio Marañón, el Instituto Catalán de Oncología y el Instituto Oncológico 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 Arquitectura de Ordenadores, el Centro de Supercomputación de Barcelona, para el desarrollo de ordenadores capaces de ejecutar instrucciones a régimen de peNOV 09 | Mundo Electrónico

taflops por segundo. Lidera el proyecto Jesús Labarta, del Dpto. de Arquitectura de Computadores y del Centro de Supercomputación de Barcelona. Para estudiar la contaminación atmosférica y estudiar la calidad del aire, así como proporcionar un servicio de pronóstico para todo el territorio español, los programas Terra y Caliope originan la colaboración entre el Instituto Nacional de Meteorología, la financiación del Ministerio de Medio Ambiente y el Dpto. de proyectos de Ingeniería del Centro de Supercomputación de Barcelona, liderado por José M. Baldasano. Kalidoscope es un proyecto de investigación y desarrollo de software para mejorar la capacidad de Repsol para localizar nuevas reservas de hidrocarburos y mejorar los sistemas actuales de análisis y mejora de imágenes sísmicas, que ocupa a personal del Centro de Supercomputación de Barcelona y del Dpto. de Arquitectura de Computadores de la UPC y cuyo proyecto lidera José M. Cela, del Dpto. de Arquitectura de Computadores de la UPC. Para desarrollar una nueva generación de ordenadores especializados en el cálculo en paralelo, expertos del Microsoft Research Cambridge del Reino Unido y del Dpto. de Arquitectura de Computación del Centro Nacional de Supercomputación trabajarán en el desarrollo de nuevas estructuras partiendo 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 Valero, Director del Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona. Actio, Arte y Ciencia es una empresa surgida del departamento de Comunicaciones Ópticas, cuya especialidad es el análisis no destructivo de obras de arte para determinar la datación, autentificación y/o catalogación del patrimonio mediante espectroscopía Raman, utilizando tecnologías fotónicas de láser e informática, que se complementan con técnicas de reflectometría infrarroja 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 investigación en el análisis de pigmentos, la empresa cubre una importante carencia en el análisis y posterior valoración de pinturas. En el análisis de pigmentos, la es-

pectroscopía Raman establece, al igual que el ADN en los seres vivos, que toda molécula tiene un identificador único e irrepetible de forma no destructiva, llegando incluso a discriminar idénticas moléculas atendiendo a modelos cristalográficos distintos. Y de esta particularidad, un aspecto diferencial de sus servicios es la objetividad, que en épocas de avance tecnológico como la actual, está llamado a dejar en la obsolescencia los métodos tradicionales seguidos hasta la fecha basados en la subjetividad derivada de la mera la observación del ser humano. Al tratarse de pruebas no destructivas, los análisis pueden realizarse tantas veces sea necesario para desvelar posteriores repintes o manipulaciones 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 investigación de Micro y Nanotecnología del Dpto. 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 segunda 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 desarrollo de un equipo de navegación y comunicaciones por satélite para ser embarcado 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, liderados 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 apertura real, avio R/C y Cube Sat a cargo del departamento de Teoría de Señal y Comunicaciones se desarrollan prototipos de cargas útiles en satélites de ob-

servación de la Tierra, así como radiómetros de microondas y reflectómetros de señal GPS, junto con el diseño de un picosatélite experimental tipo Cube-Sat como plataforma demostradora 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 Aplicada en Hidrometeorología (CRAHI-UPC) en la que también colabora la Agencia Espacial Alemana (DLR). El software para la gestión del tráfico y el transporte es un ámbito que implica tres proyectos interrelacionados: Simetría (modelos de simulación para la evaluación de escenarios 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 Investigación 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), proyecto que habilita la ubicación con precisión centimétrica utilizando básicamente la estructura del sistema europeo EGNOS 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 aplicados a la gestión del espacio urbano surge de la colaboración entre el grupo de investigación Antennalab y de las empresas Grup Iviron y SantaCole que, a través de Urbiótica, define, produce y comercializa los productos resultantes. Por parte de la UPC, participa el Dpto. de Teoría de la Señal y Comunicaciones, liderado en este caso por Jordi Romeu. BAIP 2020 y EspañaVirtual persigue el desarrollo de nuevas técnicas de visualización inmersiva y realidad virtual para el diseño de nuevos buques de pesca y para la reproducción virtual de ciudades en 3D, en el que participan el grupo de investigación Moving de la UPC y la empresa Sener. El responsable 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 problemas concretos, un proyecto de investigación que ha dado lugar a una empresa “spin off” denominada Rational Time, surgida del grupo de Organización Industrial. Modelos predictivos y simulaciones de ingeniería en nanotecnología consiste en diseñar tres sistemas de simulación de sistemas complejos (nanotubos de carbono, membranas lipídicas y materiales ferroeléctricos) realmente predictivos 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. Mundo Electrónico | NOV 09

actualidad

Empresas

Según los datos de AETIC

El sector de las TIC desciende por primera vez en España

Rohm inaugura un centro de diseño en Europa ■ Rohm Semiconductor ha anunciado la creación de un nuevo centro de diseño europeo (EUDC) que se destinará a la realización de productos dedicados, gestión de proyectos y soporte a diseños de los clientes europeos. El nuevo EUDC se encuentra localizado en la ciudad alemana de Wilich-Münchheide y con él se pretende dar un impulso europeo a los proyectos y a determinados productos. El nuevo centro conjunta la proximidad a los clientes europeos con los conocimientos y recursos de la matriz japonesa de forma que puede suministrar servicios de todo tipo y diseños de alta calidad, además del soporte a todos los clientes sea cual sea la necesidad de los mismos. Además, les aporta la capacidad de acceso a las últimas tecnologías disponibles. El mercado europeo está incrementando las capacidades de sus productos y, por tanto, requiere un diseño más preciso de los mismos para que puedan reducir el espacio que utilizan. La telefonía móvil y la automoción son dos mercados claves en Europa y que son ejemplos ilustrativos del aspecto de reducción de espacio y consumo energético mientras se incrementan las funcionalidades. Por esta misma razón, el EUDC se centrará en el estudio de los controladores para dispositivos LCD y LED, gestión de consumo, controladores para automoción, dispositivos EEPROM, sensores y soluciones 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 ediﬁcios como en automoción. NOV 09 | Mundo Electrónico

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. Nuria Calle

■ La Asociación de Empresas de Electrónica, Tecnologías de la Información y Telecomunicaciones (AETIC) ha hecho una excepción en su política de comunicación de datos y ha decidido explicar a mitad de año la situación del hipersector 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 últimos meses. El informe presentado por AETIC revela que el sector cayó un 7% interanual y un 13% en el segundo trimestre del año. Por subsectores, los componentes electrónicos redujeron su actividad en un 17% aunque en el segundo trimestre 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 segundo trimestre de 2009, con un descenso del 31%, debido a una caída, por primera vez en España, de la cifra de negocio de los operadores, así como a una reducción de la demanda de redes ﬁjas, y un estancamiento del mercado de banda ancha ﬁja. 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 sido “muy limitada”. El volumen de negocio de la electrónica de consumo cayó un 22% interanual y un 27% en el segundo trimestre, lastrada por la bajada de precios de los televisores, en torno al 25%, y a una reducción próxima al 10% de las unidades vendidas. La facturación en servicios de telecomunicaciones descendió un 4% interanual y un 8% trimestral, con tendencias negativas en todos sus áreas excepto en el de acceso a Internet, que mantiene un ritmo positivo aunque decreciente. El sector de TI descendió un

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.

2% su volumen de negocio durante los doce meses y un 15% en el segundo trimestre. VOZ DE ALARMA Ante este escenario Benegas se muestra preocupado y destaca que “es la primera 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 mercado, sólo ha habido dos momentos de crecimiento cero. Estos fueron en el año 1992 y 2008, nunca antes se había 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 estos 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”. Banegas considera que no es posible pensar en una recuperación de la economía sin el impulso de este hipersector, porque es el centro de la innovación. En este sentido, sostiene que la actual política del Gobierno en materia de I+D+i es un “claro error” y se muestra sorprendido con el “nuevo giro experimentado en la política de Zapatero, que hizo más por innovación que sus antecesores en la anterior legislatura, y que plantea ahora todo lo contrario”.

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 canales, 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 equipo 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 visualizador de estado y una función D/A virtual que se encarga de calcular la señal analógica de la información lógica y visualiza el resultado en pantalla, al tiempo que permiten visualizar de forma simultánea los canales lógicos con los analógicos a la máxima velocidad. Otras prestaciones de interés son su capacidad de actualización 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 independientemente de su aplicación, Fairchild Semiconductor anuncia el modelo FDFME3N311ZT, un dispositivo que combina 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 cápsulas MicroFET de 1,6x1,6 mm y una altura de 0,5 mm que le conﬁeren una reducción de espacio del 36% frente a dispositivos anteriores. En aplicaciones como teléfonos móviles, el nuevo componente 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 equipos 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 monocélula. Mundo Electrónico | NOV 09

actualidad

Tecnología

Tektronix realiza la depuración analógica y digital simultáneamente con 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 serie Tektronix MSO7000 ofrece hasta 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 sistemas embebidos actuales, que requieren 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 analógico comprendido entre 4 GHz y 20 GHz, según el modelo, y una resolución digital de 80 ps de canal, según el fabricante se ha conseguido aunar las prestaciones de visibilidad de señal y temporización de un analizador lógico con la precisión analógica, la posibilidad utilizar sondas y la facilidad de uso de un osciloscopio de tiempo real y altas prestaciones. La nueva serie permite además registrar hasta 250 millones de puntos y realizar muestreos a una velocidad de 50 GS/s en modo analógico y de hasta 12,5 GS/s en modo digital. POSIBILIDADES DE DISPARO Y 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 analógico como digital, lo que origina una más sencilla determinación de causa 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 asimismo la función SignalVu para llevar a cabo la visualización de señales en el dominio de frecuencia, entre otras. NOV 09 | Mundo Electrónico

Trabajo conjunto de fabricantes, proveedores e investigadores

Inﬁneon encabeza el proyecto europeo para el desarrollo de vehículos eléctricos

■ El mayor proyecto de desarrollo para vehículos eléctricos en Europa ha empezado con el liderazgo de Infineon Technologies bajo el nombre de E3Car (Energy Efficient Electrical Car) que aúna a 33 empresas de automoción, suministradores clave e instituciones de investigación de un total de once países del continente para colaborar en un nuevo vehículo eléctrico de alta eficiencia. El principal objetivo del nuevo proyecto es lograr incrementar la autonomía de los vehículos eléctricos 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 dimensiones en más de una tercera parte. El proyecto, que quiere situar el mercado europeo como líder en automoción eléctrica, tiene previsto dar resultados ya en 2011 con los primeros componentes que permitirán mejorar la eficiencia de los coches eléctricos. La investigación se centrará principalmente en los componentes semiconductores por un lado y los módulos de potencia que controlan la alimentación y distribución de ener-

gía dentro de los vehículos eléctricos. En la actualidad, son precisamente estos sistemas los que consumen la mayor parte de la energía eléctrica. El objetivo se puede lograr bien mejorando la eﬁciencia de los componentes o bien reduciendo las pérdidas por disipación que se producen y, obviamente, con ambas soluciones simultáneamente. FINANCIACIÓN COMBINADA El presupuesto total para este proyecto de tres años es alrededor de 44 M€, la mitad de los cuales procederá de los 33 socios del proyecto; la otra mitad del presupuesto procede de ENIAC (European Nanoelectronics Initiative Advisory Council) y otras 11 organizaciones de Alemania, Austria, Bélgica, Finlandia, Francia, Holanda, Irlanda, Italia, Noruega, República Checa y España. Uno de los mayores impulsores del proyecto dentro de los diferentes estados es el gobierno federal alemán que considera clave este mercado para su futuro que tiene como objetivo que en el año 2020 haya más de un millón de vehículos eléctricos en las carreteras alemanas para lo que ha previsto inversiones por valor de 700 M€.

Incluye un módem “todo en uno”

3M avanza en el análisis modular de líneas xDSL hasta 30 MHz ■ El Dynatel 965AMS/SA30 desarrollado por 3M es una versión mejorada del 965AMS/SA, gracias a nuevas funciones que amplían la capacidad de medida de parámetros xDSL, entre los que se incluyen un margen de análisis de espectro de 20 kHz a 30 MHz utilizando el Far End Device III. Entre los servicios DSL comprobados se encuentran RDSI/IDSL, HDSL, HDSL2/4, ADSL, ADSL2/2+ y VDSL2. Además es totalmente compatible con las especiﬁcaciones de test estandarizado de IEEE 743-1996 (o versiones más recientes). Con el nuevo Far End Device III (FED III), que el instrumento puede gestionar de forma remota, los usuarios obtienen un control automático de tonos y terminaciones en el extremo lejano de la línea bajo prueba para todas las funciones necesarias en comprobación y análisis bidireccional. El FED III soporta autotest para varias funciones del 965AMS, como resis-

tencia de bucle, balance resistivo, balance longitudinal, ruido y pérdida de tono y alcance con lo cual el analizador 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 comercialización de una nueva clase de amplificador de audio en clase D dotado de una bomba de carga que proporciona una solución amplificadora de bajo coste y reducido espacio para teléfonos móviles, registradores de vídeo digital y altavoces portátiles. El modelo NCP2830 es un dispositivo de 1 W sin filtro que entrega una señal de audio de alta calidad en continuo a una carga en puente de 8,0 Ω con menos del 1% de distorsión armónica total, incluso si la tensión de entrada varía. Además, el dispositivo permite un mayor tiempo de funcionamiento 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 patillas con unas dimensiones de 3 x 3 x 0,5 mm, se alimenta a tensiones comprendidas entre 2,7 V y 5,5 V; presenta un tiempo de activación de 200 µs.

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actualidad

Tecnología

Analizadores vectoriales de redes

Incorpora gestión de temperatura

■ Con la presentación de la serie MN469xB, el fabricante japonés lleva a su familia de equipos de test de cuatro puertos 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 transmisión 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 casos, los instrumentos incorporan funciones para aplicación en la realización de medidas en redes activas. Según el fabricante, ofrecen una dinámica 12 dB mayor que otras soluciones alternativas; y su velocidad de realizar medidas a una velocidad de 30 µs/punto los hacen especialmente adaptados para trabajar en entornos de I+D y de producción. La solución VectorStar permite trabajar en 4 puertos utilizando un sistema de test controlado por el analizador de redes vectorial base, lo cual proporciona la ﬂexibilidad necesaria para realizar medidas en 2 puertos o para su utilización con múltiples analizadores. La arquitectura de 4 puertos es según Anritsu ideal para dispositivos activos y pasivos equilibrados.

■ National Semiconductor ha presentado un nuevo controlador LED que se caracteriza por incluir control de gestión de temperatura y por haber creado un nuevo entorno de desarrollo que lo soporta. El modelo LM3424 pertenece 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 aplicaciones de automoción. La gestión térmica integrada permite combatir las elevadas 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 iluminación pueden programar la temperatura y sobrellevar estos problemas de forma que el dispositivo trabaje siempre de forma segura. Cuando se sobrepasa la temperatura, la circuitería 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 temperatura de funcionamiento seguro.

Anritsu logra bajar el test hasta los 70 kHz

National Semiconductor anuncia un controlador avanzado de LED

ENTORNO WEBENCH El entorno de desarrollo Webench LED ayuda a los diseñadores 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 controlar hasta 18 LED de alta brillo en serie con una salida de corriente por encima de 2 A en una aplicación típica.

Microchip anuncia un controlador IEEE 802.3 ■ Microchip Technology ha presentado el ENC624J600, un controlador de interface a Ethernet de 100Mbps, conforme 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 Medios (Media Access Controller, MAC) con un núcleo de seguridad criptográfica de hardware, y se pueden conectar a cualquier microcontrolador PIC mediante un interface estándar SPI o un interface paralelo flexible. Además, cada dispositivo tiene una única dirección MAC programada en fábrica y 24 KB de SRAM configurable para almacenamiento 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 Internet que minimizan el espacio en la placa, el coste y la complejidad. NOV 09 | Mundo Electrónico

Nueva generación para gestión remota

STM suministrará los componentes para los contadores en España

■ La principal compañía eléctrica italiana, Enel, propietaria de Endesa, ha elegido a STMicroelectronics como proveedora para los componentes de los nuevos contadores eléctricos para el mercado español. Los contadores eléctricos son elementos clave para la nueva gestión remota de la electricidad de Endesa tras haber descartado los contadores electromecánicos, considerados 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 domésticos 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 COMPLETA STMicroelectronics proporcionará una solución de contador inteligente completa que incluye una línea de comunicación sobre línea eléctrica (ST758x) que sería la base del sistema de medida, que integra un potente microcontrolador de 32 bit y un dispositivo de alimentación innovador, así como dispositivos MOSFET y memoria EEPROM. Además, las comunicaciones se realizarán mediante el protocolo SITRED.

Isofoton se alía con SolarEdge ■ Isofoton ha ﬁrmado un acuerdo de colaboración con la empresa israelí SolarEdge para el desarrollo de una solución robusta e integrada destinada a maximizar la generación 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 acuerdo 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 reduciendo 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 incrementar la energía en un 25%. La empresa israelí está convirtiendo su tecnología en básica, 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 España. Mundo Electrónico | NOV 09

dossier Optoelectrónica

La Optoelectrónica avanza con paso ﬁrme y decidido Por 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.

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 componentes energéticamente eficientes para iluminación o los sistemas de caracterización y medida más precisos son algunos de los retos a los que la Optoelectrónica actual intenta dar las mejores soluciones. Los componentes optoelectrónicos han supuesto una revolución para sectores imprescindibles de las TIC como la industria automovilística, aeronáutica y astronáutica, telecomunicaciones o medicina. Los sistemas y productos desarrollados 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 prácticamente 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 disciplina parece no sólo estar asegurado, sino que gozará de una buena salud en los próximos años. Sin embargo, los científicos involucrados en su desarrollo advierten que es necesario comunicar y explicar las bondades de estos avances para asegurar el éxito y avance de tan prometedora tecnología. En la VI Reunión Española de Optoelectrónica (Optoel 09), celebrada en el mes de julio en Málaga, el profesor

NOV 09 | Mundo Electrónico

Cortesía MSC Iberia

Nuria Calle

Íñigo Molina, presidente del comité, advirtió que la sociedad aún no es consciente del grado de importancia que tienen la Fotónica y la Optoelectrónica 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 relacionadas con Internet -que no sería posible sin el láser o la ﬁbra óptica-, aplicaciones sobre la salud o la seguridad en las redes de comunicaciones mediante la utilización de sistemas de criptografía cuántica”. DE LOS LED A LOS FOTODETECTORES El potencial de la Optoelectrónica la ha convertido en un área de creciente interés en la Electrónica. La inves-

tigación ha propiciado la aparición de nuevas utilidades que contribuyen a realizar innovadoras líneas de productos cuya tecnología se vuelve cada 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 ópticas pueden manejar frecuencias mayores a las velocidades de conmutación de la Electrónica de hoy en día. El desarrollo del diodo LED ha sido uno de los más activos ya que constituye una importante preocupación la sustitución de los elementos tradicionales de iluminación por otros de menor consumo energético. Estos

Samuel Sánchez, Product Manager de Monolitic

dispositivos, que nacieron como simples indicadores con funciones de señalización, se han convertido en pocos años en auténticos elementos de iluminación con un amplio campo de aplicación. La decoración y el ahorro energético son los rasgos que conﬁeren a este producto el honor de estar considerado como uno de los de mayor futuro del mercado electrónico. El impulso que ha tomado en los dos últimos años ha sorprendido a muchos fabricantes y distribuidores, y los ha colocado en el centro de muchos proyectos 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 norteamericana Strategies Unlimited concluye que ambos dispositivos serán 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 negativo 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 positivo (+11%) para este año se espera una reducción del 3,7%. Sin embargo, 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 sigue creciendo, aunque a un ritmo algo más lento que en los últimos años.

Como destacan desde MSC Iberia, cada tres meses alguno de los fabricantes líderes anuncia un avance tecnológico, sobre todo en los LED blancos. En esta compañía se muestran seguros de que gracias a los continuos esfuerzos en I+D, recubrimiento de fósforo 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 incandescente 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 fundamental en el que nos basamos los diferentes proveedores de soluciones LED para apostar en esta tecnología como alternativa de futuro a los sistemas de iluminación actuales”, explica Samuel Sánchez, Product Manager de Monolitic. “Podríamos ver el ejemplo de la iluminación vial, en la que con las soluciones de LED actuales, existen aún ciertas aplicaciones, que debido 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 evolución del rendimiento luminoso de los LED luz se prevé que con los consumos de las soluciones actuales, en un plazo de dos años, puedan verse cubiertas estas necesidades”. Costes y futuro Sánchez estima que sin lugar a dudas las aplicaciones con más peso en el mercado de la iluminación LED son aquellas en las que se utiliza este elemento como instrumento decorativo, así como la iluminación de exteriores. 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 iluminación de interiores de edificios de servicios (oficinas, bares, restaurantes, hoteles, colegios), para llegar finalmente 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 considera 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 fuerza Bajo 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).

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

Mundo Electrónico | NOV 09

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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 defecto una iluminación aceptable. “En la mayoría de casos a medio-largo plazo y por lo que respecta al rendimiento de la inversión, estas soluciones no tienen rival”, comenta el Product Manager de Monolitic, que además recuerda que la iluminación tradicional tiene otros gastos asociados que muchas veces no se tienen en cuenta, como pueden ser el aire acondicionado que también se reducen con el uso del LED, ya que este apenas desprende calor. En MSC Iberia entienden que las nuevas 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 nueva 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 venta de soluciones LED los argumentos de bajo consumo energético y la larga duración de vida son las evidencias más utilizadas, no deben ser las únicas. Otros rasgos como la idoneidad particular en cada proyecto o la confiabilidad son también razones que han de ser tenidas en cuenta. Una de las ideas que más expectativas sugiere a este campo es la iluminación de estado sólido en las calles de las ciudades. Ya hay en marcha pruebas piloto en varias CC.AA. españolas, como Madrid, Cataluña y Andalucía. Como apunta Sánchez, “la situación financiera y el gran interés 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 Administración municipal. Ya son varios los municipios que están dispuestos a realizar una inversión inicial para obtener resultados a medio y largo plazo”. El impacto en el mercado de las nuevas tecnologías de visualización basadas en LED, como AMOLED, está aún por ver. Sánchez refiere que Monolitic ha trabajado con pantallas OLED con anterioridad, para sustituir TFT en aplicaciones que requerían bajo consumo, un tamaño compacto así como un amplio ángulo de visión, gran contraste y calidad de imagen. “El tiemNOV 09 | Mundo Electrónico

Cortesía MSC Iberia Cortesía Monolitic

po de vida de este producto frenó su entrada en el mercado industrial, exceptuando el mercado de la telefonía móvil. Pero AMOLED es un concepto diferente, es usar el OLED como elemento para dar luz. Aunque el tiempo de vida se ha visto incrementado de forma muy rápida y existen gran variedad de posibilidades debido a las posibilidades de diseño que ofrece, de momento únicamente se usa a nivel decorativo en ciertas aplicaciones muy singulares. Aún así se tienen muchas expectativas en este tipo de productos”. ¿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 para España y Portugal de Hamamatsu Photonics opina que el delicado momento económico por el que atraviesa la economía mundial debería ser motivo para activar el desarrollo y crecimiento de los componentes optoelectrónicos, “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 proyectos se retrasan por falta de presupuesto, las aplicaciones que incum-

Cortesía Iberláser

La Optoelectrónica, una tecnología destacada por los Nobel

ben a la AA.PP. están creciendo rápidamente”. La I+D de esta tecnología se concentra fundamentalmente en EE.UU. y Japón, pero los profesionales y especialistas están seguros de que España puede aportar mucho a este sector. 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, posiblemente, la mejor salida para solucionar los problemas, incluso los de cada día”. En el encuentro, el vicerrector de Investigación de la Universidad de Málaga, José Ángel Narváez, lamentó que nuestro país “haya perdido algunos vagones de la microelectrónica durante el siglo pasado”, e instó a “montar en el tren” de la fotónica y de la Optoelectrónica. En este sentido, David Castrillo, Director para España y Portugal de Hamamatsu Photonics, advierte que los investigadores son una parte clave en las nuevas tecnologías y se muestra convencido de que “en España tenemos muy buenos investigadores y empresas que están generando tecnología, gracias al esfuerzo de muchos años”. Castrillo también llama la atención sobre las ayudas e inversión 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. ●

Este 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 Charles Kuen Kao, Laboratorios Bell el sensor CCD (Chargepremio Nobel de Física 2009. 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 Zhores Alferov, de estructuras heterogéneas de semiconductores premio Nobel de Física 2000. 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.

“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” Mundo Electrónico | NOV 09

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Objetivo: maximizar el rendimiento

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. Miguel Rodríguez [rodriguezmiguel.uo@uniovi.es], Alberto Rodríguez, Pablo F. Miaja y Javier Sebastián Universidad de Oviedo, Grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación

a topología reductora con rectiﬁcación síncrona es una de las más utilizadas en el mundo de la electrónica de potencia en aplicaciones sin aislamiento que manejan potencias menores de 200 W. A modo de ejemplo se puede aﬁrmar que es la elección preferente en el diseño de convertidores “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 posee una serie de características que explican esta clara preponderancia; la fundamental es sin duda su elevado rendimiento, que permite obtener una densidad de potencia muy elevada 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 LM2727 TPS43000 LM315x ADP1821 FAN5069 NOV 09 | Mundo Electrónico

Fabricante National Semiconductor Texas Instruments National Semiconductor Analog Devices Fairchild Semiconductor

Frecuencia máxima de conmutación 2 MHz 2 MHz 1 MHz 1 MHz 600 kHz

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

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.

damental en ordenadores portátiles, por ejemplo). Como es de sobra conocido, la sustitución del diodo de libre circulación por un transistor de muy baja resistencia de canal disminuye enormemente las pérdidas en conducción. La frecuencia de conmutación típica de este tipo de convertidores rondaba hace 10 años los 100200 kHz. En la actualidad, una serie de factores han hecho que no sea extraño encontrar convertidores de este tipo conmutando a 1-2 MHz. Es interesante resaltar que esto contradice la mayor parte de las predicciones que se hicieron hace unos años, en las que se apuntaba a frecuencias de trabajo bastante mayores. La tabla 1 muestra los controladores comerciales para reductores síncronos que permiten alcanzar una mayor frecuencia de conmutación: muchos de ellos incluso están disponibles integrados en una placa de pruebas (demo board) lista para funcionar. En la ﬁgura 1 se muestra una de estas placas de pruebas. Los datos de la tabla 1 se reﬁeren a controladores que operan con interruptores externos y discretos. En el caso de los sistemas integrados (SiP, System In Package o SoC, System On Chip) la situación puede ser distinta, pero este tipo de sistemas no es objeto de este artículo. El incremento de la frecuencia de conmutación, aunque fundamentalmente motivado por la disminución

del tamaño de los elementos magnéticos y la consecución de mayores densidades de potencia, ha sido posible gracias a la espectacular mejora experimentada por los MOSFET de potencia de baja tensión. Los transistores actuales poseen unas capacidades parásitas de bajo valor, la cantidad de carga que hay que suministrar a su terminal de puerta para activarlos es muy pequeña y los nuevos encapsulados (SO-8, DirectFET, LFPak, etc.) permiten minimizar también las inductancias parásitas. En esta nueva situación surge inmediatamente una cuestión: ¿qué sucede con las pérdidas de conmutación y por tanto con el rendimiento? Es evidente que las pérdidas de conmutación aumentan, mientras que las pérdidas de conducción se mantienen (aproximadamente) constantes, lo que dará lugar a una caída del rendimiento. Cuantiﬁcar esta caída requiere calcular de manera más o menos precisa las pérdidas de conducción y de conmutación, y para ello es imprescindible tener en cuenta todos los elementos parásitos existentes en los transistores y en el circuito. Dichos elementos pueden llegar a jugar un papel fundamental, como se verá a lo largo de este artículo. En este artículo se describe en detalle el modelo clásico que se utiliza para calcular las pérdidas de conmutación en este tipo de convertidores. Además, se verá que en determina-

das situaciones (bastante comunes en muchos diseños actuales) es necesario tener en cuenta una serie de elementos que dicho modelo no tiene en consideración. En concreto, se tratará de demostrar que las inductancias parásitas de los transistores y de la propia placa de circuito impreso influyen fuertemente sobre las pérdidas de conmutación y por tanto sobre el rendimiento final del convertidor. Aunque este hecho es familiar para los ingenieros que alguna vez se hayan enfrentado con esta clase de diseños, se intentará explicar sus causas a través de un análisis del proceso de conmutación. También se tratará de cuantificar el efecto de dichos elementos parásitos en la medida de lo posible. En la segunda parte de este artículo se mostrarán algunos resultados experimentales considerados de interés y que refrendan muchas de las afirmaciones que se exponen a continuación. También se incluirán indicaciones para, en función de las características de diversos transistores y de los modelos que aquí se presentan, seleccionar los transistores más adecuados para una determinada aplicación. RENDIMIENTO EN UN REDUCTOR SÍNCRONO La figura 2 muestra el esquema de un reductor síncrono. Durante un período de conmutación su funcionamienMundo Electrónico | NOV 09

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to se puede dividir en dos etapas: durante 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 período (1-D)T es el transistor de abajo (LS) el que conduce la corriente por la bobina, desmagnetizando ésta mediante una tensión -Vsalida. Para evitar que se produzca conducción simultánea en HS y LS, normalmente se deja un tiempo muerto (dead time) entre la salida de conducción de uno y la entrada 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 convertidor reductor síncrono es necesario tener en cuenta todos los elementos que contribuyen a las pérdidas. En ambos transistores se producen pérdidas de conducción, que pueden calcularse utilizando las ecuaciones (1) y (2). Un cálculo preciso puede incluir también las variaciones de la resistencia de conducción con la temperatura. También se producen pérdidas en otros elementos del circuito: bobina y condensador de salida, condensadores de entrada, circuito integrado, pistas, etc. De las anteriormente mencionadas, las más difíciles de estimar son sin duda las pérdidas en la bobina, las cuales deben ser calculadas conociendo las características detalladas del núcleo magnético y la forma de onda de corriente que circula por ella.

Figura 3. a) Reductor síncrono; b) Circuito equivalente para el análisis de MOSFET “lento”. NOV 09 | Mundo Electrónico

Los términos anteriores se mantienen más o menos constantes al incrementar la frecuencia de conmutación, y su cálculo no conlleva especial diﬁcultad. Por lo tanto, el término clave que determina la disminución experimentada por el rendimiento es el que se reﬁere a las pérdidas de con-

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 etapas. La clave del análisis clásico es la consideración de que el MOSFET es “lento” en comparación con el resto del

“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” 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 tiene lugar el proceso de conmutación, la corriente que circula por ella puede 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

circuito: esto significa que la corriente de canal crece de manera lo suficientemente lenta como para que el efecto de las inductancias parásitas (que podrían limitar los cambios en la corriente de drenador) sea insignificante. Este comportamiento viene determinado por varios factores: capacidades del transistor elevadas, resistencia 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 lineal que modela su comportamiento en zona lineal detallada en la ecuación (3). La figura 4 muestra las formas de onda características del proceso de

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”.

encendido del transistor en el circuito de la figura 3. Inicialmente, la tensión de puerta vGS se incrementa hasta llegar a la tensión umbral de conducción del MOSFET VTH. En ese instante, el canal del MOSFET comienza a conducir una corriente que viene determinada por (3); la corriente por el terminal 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 alcanza el valor I0 (corriente por la bobina en el comienzo del encendido), el diodo 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 corriente de canal proviene del terminal de drenador. Esta etapa se corresponde con el intervalo [t0,t1] en la figura 4. En t1 la tensión de puerta vGS alcanza un valor VSP (denominado habitualmente tensión Miller o tensión de plateau), al mismo tiempo que la corriente por el drenador (y por el canal) vale I0. La tensión VSP se puede aproximar mediante la ecuación (4). También se puede extraer 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 soportar tensión, por lo que VDS comienza a decrecer, alcanzando la tensión de conducción del MOSFET tras un cierto intervalo de tiempo [t1,t2]. Durante este período, vGS se mantiene aproximadamente constante debido al denominado efecto Miller: al caer la tensión de drenador, hace falta una corriente 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 permanece 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 denominado “piecewise linear”. Esta apariencia se debe a que el modelo supone que el circuito de puerta se comporta como una fuente de corriente, por lo que la carga de los condensadores CGS y CGD se realiza a corriente constante 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 exponenciales propias de un circuito RC, por lo que no está de más comprobar la validez de la aproximación lineal antes de aplicar las fórmulas que siguen. Normalmente basta con que tanto tencendicomo tapagado sean mucho menores do que el producto RC para que la aproximación sea válida.

Figura 5. Curva Qg-Vgs típica de un transistor. Mundo Electrónico | NOV 09

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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 ecuación (5), donde los tiempos de encendido y de apagado pueden hallarse utilizando las ecuaciones (6) y (7), respectivamente. Las cargas totales de las ecuaciones anteriores incluyen tanto la carga total que debe suministrarse a la capacidad CGS para que la tensión de puerta pase de Vth a Vsp como la que se utiliza para cargar CGD durante el efecto Miller. Más detalles sobre el modelo lineal se pueden encontrar en [1], donde también se detallan otros términos que contribuyen a las pérdidas de conmutación y que serán comentados más adelante. El sentido físico de las ecuaciones anteriores es evidente: las capacidades del MOSFET, y su lenta entrada y salida de conducción, claramente determinan los tiempos de encendido y apagado. Las pérdidas se corresponden con las áreas de las potencias disipadas (ﬁgura 4). Además, los tiempos de encendido y apagado no son muy distintos entre sí: para frecuencias 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 esencialmente iguales, y por tanto también lo sean las pérdidas de conmutación relativas 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 interpretación física que permite. El problema surge, aunque parezca paradójico, debido a la evolución de la tecnología

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

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 conmutación sea fácilmente “enmascarado” por las pérdidas de conducción. Al incrementar la frecuencia es cuando pueden comenzar a detectarse diferencias apreciables en las predicciones 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 determinado fundamentalmente por las inductancias parásitas presentes en el circuito. El circuito equivalente para el encendido del transistor con

“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” 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 incrementado. La resistencia del circuito de puerta también ha disminuido (deNOV 09 | Mundo Electrónico

todos los parásitos reales existentes se muestra en la ﬁgura 6. La inductancia Ld incorpora la inductancia del encapsulado del MOSFET, su inductancia 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 diseñador ha de ser especialmente cuidadoso con los parásitos cuando se trabaja 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 soportan dicha aﬁrmación. Al igual que en el caso anterior, inicialmente 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 corriente por su canal. Como ya se ha mencionado, gM es bastante grande (20–60 Siemens en MOSFET actuales de baja tensión), por lo que la corriente por el canal aumenta rápidamente; 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 inductancia presente en el drenador (Ld) impide que dicha corriente de canal sea suministrada por la fuente I0, por lo que es la capacidad CDS la que se descarga, y además muy rápidamente. El efecto Miller comienza de inmediato, y la corriente del circuito de puerta se utiliza para descargar CGD. Aparece aquí un fenómeno curioso que merece la pena comentar: la presencia de la inductancia Lg juega a favor de la rapidez de conmutación, ya que hace que el circuito de puerta se comporte como una verdadera fuente de corriente, manteniendo constante la corriente de puerta y disminuyendo el tiempo de conmutación. Lo mismo sucede durante la salida de conducción. Pero por las mismas razones esta inductancia puede tener un efec-

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

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 encuentra en zona resistiva. El circuito de puerta continua cargando CGS, y la corriente de drenador se incrementa linealmente 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 pequeñas. Durante la salida de conducción del transistor, la tensión VDS crece mientras que la corriente de drenador se mantiene constante. Cuando VDS alcanza el valor Vin, el diodo de libre circulación puede comenzar a conducir, y la corriente por el canal debería empezar 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 únicamente por la diferencia de tensiones VDS-Vin,, por lo que el decremento de iD viene determinado por el incremento de VDS). Tras un cierto intervalo, iD e icanal se igualan y decrecen juntas 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

Tabla 2: Parámetros de la conmutación del transistor rápido RJK0305 de Renesas utilizando ambos modelos. La frecuencia de conmutación es de 1 MHz Parámetro tencendido tapagado Pérdidas encendido Pérdidas apagado Pérdidas totales

Modelo clásico 12 ns 16 ns 1,08 W 1,35 W 2,43 W

encendido. Las formas de onda simpliﬁcadas que surgen de este análisis se muestran en la ﬁgura 7, en la que también se muestran las resonancias características del apagado del transistor. Es posible encontrar soluciones relativamente sencillas para las ecuaciones que describen tanto el proceso de apagado como el de encendido realizando determinadas consideraciones, y por tanto es posible también la realización de una hoja de cálculo en Matlab o Mathcad que proporcione las pérdidas utilizando este modelo. Una descripción más detallada puede consultarse en [2]. La tabla 2 muestra un ejemplo de las diferencias derivadas del uso de uno u otro modelo en el cálculo de las pérdidas de conmutación en un caso concreto, así como el efecto 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-

Modelo avanzado Ld = 10 nH Ld = 20 nH ≈ 3,7 ns (t0 – t1) ≈ 3,7 ns (t0 – t1) 15 ns 18,5 ns 46 mW 55 mW 1,95 W 3,25 W 2W 3,3 W

mentar la inductancia de drenador solamente 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 inductancias parásitas. Desde el punto de vista del ingeniero de potencia, es interesante establecer un límite aproximado entre el caso en que es aplicable el modelo clásico y cuando deja de serlo. Un cálculo sencillo puede efectuarse utilizando las ecuaciones (9) y (10). Hay que tener en cuenta que estas ecuaciones 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 anterior. Para el circuito de drenador, Ls y Ld están en serie y su efecto resulta Mundo Electrónico | NOV 09

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Electrónica de Potencia

en una inductancia efectiva total de valor Ls+Ld. Para el circuito de puerta, Ls y Lg también se encuentran en serie, por lo que el efecto conjunto vuelve a resultar en una inductancia efectiva igual a Ls+Lg. Como ya hemos visto, 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

“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” del transistor por dv/dt. Por otra parte, el efecto más negativo es sin duda la realimentación que añade entre el circuito 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 tensión efectiva del circuito de puerta NOV 09 | Mundo Electrónico

sea más pequeña, y viceversa en la salida de conducción. MÁS CONTRIBUCIONES A LAS PÉRDIDAS DE CONMUTACIÓN Hay tres términos más que tradicionalmente se han añadido a las pérdidas de conmutación: la energía de descarga del condensador CDS, las pérdidas de recuperación inversa y la energía asociada a la carga de la puerta. La potencia que se pierde al cargar el condensador CDS viene determinada por la ecuación (11): Al contrario que en el modelo clásico, en el análisis avanzado que se ha descrito 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 inclusión 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 conducción 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 inversa. Tras lograr extraer toda la carga de recuperación, sigue siendo necesario “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 estudio muy detallado y descriptivo del proceso de recuperación inversa. Una estimación de las pérdidas se puede 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 diodo, así como de la derivada de dicha corriente. Además, el valor que proporcionan las hojas de características (si es que lo hacen, ya que no es un valor estándar proporcionado por todos los fabricantes), debido al proceso 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 incluye la otra. Si el fabricante no proporciona el valor de Qrr, entonces sí es recomendable utilizar Qoss en su lugar. Por último, las pérdidas que se producen en el circuito de gobierno (driver) por el hecho de cargar el condensador de puerta (y la capacidad Miller)

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). CONCLUSIONES En este artículo se han expuesto dos modelos analíticos de la conmutación de un transistor en un reductor síncrono. Ambos están orientados a calcular las pérdidas de conmutación en el transistor, ofreciendo además una visión clara de cómo sucede el proceso de conmutación y de la manera en que le afectan los distintos parámetros. El modelo clásico es extraordinariamente útil en muchas situaciones, pero hay casos en los que puede perder validez y proporcionar resultados inexactos. Es en dichos casos, los que han sido llamados de “MOSFET lento”, en los que se puede recurrir al modelo expuesto en segundo lugar. En la segunda parte de este artículo se incluyen diversos resultados experimentales que sirven para validar en cierta medida lo expuesto aquí. También se detallan determinadas li-

REFERENCIAS [1] Jon Klein, “Synchronous buck MOSFET loss calculations with Excel model”. Application 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 voltage 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 Transactions on Power Electronics, vol. 21, nº 2, pp.

mitaciones que presentan los modelos descritos, y se proporcionan unas pautas a seguir a la hora de seleccionar los transistores más adecuados para tratar de maximizar el rendimiento de un determinado convertidor.

310-319, Marzo 2006. [5] L. Gorgens, “Maximizing the effect of Modern Low Voltage Power MOSFETs”. IEEE Applied Power Electronics Conference Professional Education Seminar, Febrero 2009. [6] M. Pavier, A. Sawle, A. Woodworth, R. Monteiro, J. Chiu, C. Blake, “High frequency DCDC power conversion: The influence of package parasitics”. IEEE Applied Power Electronics Conference (APEC), Febrero 2003. [7] S. Clemente, B. R. Pelly, A. Isidori, “Understanding HEXFET Switching Performance”. Application note 947, The HEXFET Designer´s Manual, International Rectifier. [8] C. Blake, “Diseño de convertidores reductores de rectificación síncrona en el punto de carga. Selección de MOSFET en el lado de alto y de bajo potencial”. Mundo Electrónico, Septiembre 2007.

AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido realizado con la ayuda del Ministerio de Ciencia e Innovación, gracias al programa FPU (referencia AP2006-04777) y al proyecto TEC2007-66917. ●

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Nuevos requisitos para el consumo de energía

La Directiva EuP 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. Norbert Reintjes Ökopol - Institut für Ökologie und Politik GmbH

l televisor convencional está destinado a desaparecer del mercado europeo y se especificarán niveles máximos de consumo energético para calentadores de agua, frigoríficos 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 trascendentales 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 intensa 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 gradualmente 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 final, 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

Información sobre EuP en la web de Ökopol Además 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 período de transición ya no será posible comercializar equipos que no satisfagan estas condiciones. En algunas circunstancias, este plazo puede ser extremadamente breve. Por este motivo, resulta 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 brinda un resumen de los grupos de pro-

ductos y procesos implicados. Los artículos indicados a continuación analizarán 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 comercial (oﬁcinas y alumbrado público); Fuentes de alimentación externas; Iluminación general (doméstica); y Televisores.

para los que deben elaborarse requisitos concretos. Entre estos se incluyen la relevancia de los efectos medioambientales y el potencial de optimización 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.

CÓMO FUNCIONA LA DIRECTIVA EUP El objetivo principal de la Directiva EuP (1), también conocida como Directiva 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 respetuosos con el medio ambiente, así como la armonización del mercado doméstico europeo para tales productos. Una directiva requiere su implementación a escala nacional; en Alemania se logró con la Ley alemana sobre productos que utilizan energía (EbPG) aprobada en marzo de 2008 (2). La autoridad responsable es el Instituto Federal Alemán de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM) que informa directamente al Ministerio Federal de Economía y Tecnología (3). En estrecha cooperación con la Agencia Federal Alemana del Medio Ambiente, respalda el proceso de EuP a escala europea y pone en práctica actividades en Alemania. La Directiva se aplica a todos los productos y/o grupos de productos que requieren energía para el funcionamiento previsto, sin incluir los vehículos. La Directiva EuP formula objetivos integrales y normas procedimentales y, sin embargo, delega a la vez la posterior especificación de requisitos de materiales para grupos de productos individuales a un sistema descendente de ratificación por parte de la Comisión 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 efectos medioambientales de un producto complejo, la Directiva EuP pone más énfasis que otras normas actuales relativas a productos en analizar los efectos 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

SELECCIÓN DEL GRUPO DE PRODUCTOS AL REQUISITO MÍNIMO Los requisitos mínimos se especiﬁcan conforme a estudios preliminares. Estos estudios, encargados por la Comisión de la UE, siguen un procedimiento uniforme de ocho pasos (4). La Comisión de la UE deﬁne los requisitos mínimos en relación con los efectos medioambientales de los productos seleccionados conforme a los resultados de los estudios preliminares. Básicamente, la Directiva EuP ofrece dos alternativas reguladoras diferentes: medidas de implementación expedidas por leyes de regulación e iniciativas autorreguladoras industriales. Sin embargo, las iniciativas autorreguladoras no han desempeñado ningún papel aún. En su lugar, los procedimientos aprobados se han basado en ordenanzas de la UE con aplicación directa. Los documentos de trabajo están disponibles para que los debatan los grupos interesados que actúan como precursores de tales ordenanzas. El foro de consulta, en concreto, brinda una oportunidad para escuchar comentarios. El foro está formado por representantes de los Estados miembro, así como representantes seleccionados de grupos de interés (normalmente, representantes de las asociaciones centrales europeas). Tras este proceso 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 Mundo Electrónico | NOV 09

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Tabla 1. Situación del procesamiento de varios grupos de productos. Estudio previo Parte I: ‘lámparas no direccionables domésticas’ Electrónica de consumo: televisores Pérdidas en modo reposo y apagado Decodificadores sencillos ‘Productos de iluminación en el sector terciario’ Fuentes de alimentación externas Frigoríficos y congeladores domésticos Motores eléctricos Circuladores Lavadoras 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

Documento Comité Parlamento Regulación de trabajo Regulador Europeo Foro de consulta •

Obligatorio desde: 01.09.2009

• • • •

07.01.2010 07.01.2010 25.02.2010 13.04.2010

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27.04.2010 01.07.2010

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16.06.2011 01.01.2013

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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 enviado a un comité de representantes de los Estados miembro (el comité de regulación) para su aprobación. Antes 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 proNOV 09 | Mundo Electrónico

ductos ya procesados, el proceso posterior que abarca desde el envío del primer borrador (documento de trabajo) 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 circunstancias políticas y de personal, y pueden cambiar en el futuro.

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

tos estudios se pueden descargar en www.eup-netzwerk.de. Como estos estudios preliminares implican gastos considerables para aunar varias categorías de información relativas a los grupos de productos concretos que se examinan, pueden ser muy útiles también en otras áreas distintas del proceso de EuP. Aunque los estudios preliminares sirven a la Comisión de la UE como base para desarrollar propuestas de requisitos mínimos de grupos de productos, la Comisión no está vinculada de ninguna manera a tales recomendaciones y tiene derecho a especificar el alcance de los requisitos con independencia del alcance establecido en los estudios preliminares. Además, los aspectos regulados, incluidos los niveles esperados y la programación de la implementación, pueden diferir considerablemente. Ya se ha aprobado una ordenanza sobre la restricción de las pérdidas por modo de reserva y apagado que será obligatoria legalmente para toda la UE. Otras ordenanzas le seguirán en 2009 (tabla 1). CONSECUENCIAS PRÁCTICAS Cuando las medidas de implementación se refieren a productos que utilizan energía, los fabricantes e importadores (distribuidores) debe comprobar la conformidad de sus productos usando uno de los varios procedimientos de evaluación de conformidad aprobados por la Directiva EuP. Los fabricantes suelen encargar pruebas para sus productos a institutos de ensayo. Las medidas de implementación específicas 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 puesto 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 (CENELEC y CEN). El fabricante debe enviar los resultados de la medición junto con una declaración de conformidad para que las autoridades los inspeccionen. Antes del lanzamiento al mercado, el producto debe recibir la marca de conformidad CE. La gran mayoría de dispositivos 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 conformidad con la medición de la implementación 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 cumplen los requisitos, la infracción se notiﬁca a las autoridades de la UE. Según la gravedad de la infracción, la penalización posterior puede variar desde una multa a una prohibición de comercialización o incluso la retirada del producto.

„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“

INTERACCIÓN ENTRE LA DIRECTIVA EUP Y OTROS INSTRUMENTOS POLÍTICOS RELATIVOS A PRODUCTOS Una queja oída a menudo es que la Directiva EuP crea un lastre administrativo adicional. En concreto con los equipos eléctricos, suele señalarse que ya existen numerosos instrumentos legales para regular el desarrollo de productos. Aunque es cierto, también es verdad que estos instrumentos tratan diferentes aspectos y persiguen objetivos distintos a pesar de que algunas áreas se solapan. Por tanto, los instrumentos políticos clave relativos a productos se muestran en la tabla, así como los subaspectos relacionados y las formas de interacción de los instrumentos.

Las Directivas RoHS y RAEE, implementadas 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 sustancias son indispensables por razones técnicas (p. ej. el mercurio en tubos fluorescentes). En cambio, la Directiva RAEE determina especificaciones para la eliminación de productos, cubriendo de nuevo todos los grupos de productos. Entre estos suelen incluirMundo Electrónico | NOV 09

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se las especificaciones generales relativas 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 productos selectos (p. ej. lavadoras), especifica que los equipos deben acompañarse de cierta información en el punto de venta con el fin de guiar a los usuarios finales. Este proceso se lleva a cabo usando una etiqueta uniforme que asigna el dispositivo a una clase energética y describe otras características del producto relevantes para el consumidor (p. ej. el consumo de agua). El etiquetado medioambiental voluntario con Flor de la UE y Ángel azul identifica productos que se clasifican más plenamente como particularmente compatibles con el medio ambiente. Los criterios específicos de grupos de productos que pueden relacionarse con ciertos aspectos ecológicos duNOV 09 | Mundo Electrónico

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

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

Una distinción importante es el estatus legal de los instrumentos y las consecuencias resultantes para el fabricante/importador. Mientras que las Directivas RoHS, RAEE y EuP establecen niveles mínimos vinculantes legalmente para equipos lanzados en el mercado europeo, la etiqueta de consumo energético identifica un requisito sin definir otros requisitos vinculantes. Como instrumento voluntario, la etiqueta medioambiental ofrece a los fabricantes la oportunidad de etiquetar dispositivos especialmente "buenos" de forma adecuada. De los instrumentos anteriormente mencionados, las medidas de implementación (IM) de la Directiva EuP definen niveles mínimos vinculantes y universales de eficiencia energética y otros aspectos del ciclo de vida relacionados con el medio ambiente, y así evitan que los "peores" dispositivos de un grupo de productos lleguen al mercado. Según el entendimiento de la Comisión de la UE, la interacción entre estos instrumentos y su propia interacción con otros elementos, como los programas sistemáticos de incentivos del mercado o la adquisición pública, deberían permitir un impulso que llevase a un desarrollo constante de la eficiencia energética y la compatibilidad 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 interacción pormenorizada entre los instrumentos. Por este motivo, el "plan de acción para la sostenibilidad en la producción y consumo" publicado en verano de 2007 por la Comisión de la UE, exige mayor interconexión de los instrumentos políticos de productos. El etiquetado de consumo energético debe ampliarse para que cubra un mayor abanico de grupos de productos, y la categorización debe vincularse con niveles mínimos fijados por la Directiva EuP. En relación con los criterios que deben revisarse antes de conceder la etiqueta medioambiental voluntaria y los niveles mínimos de la Directiva EuP, los procedimientos relevantes de ensayo y desarrollo deberían estar interconectados más estrechamente. En definitiva, los partícipes del mercado pueden beneficiarse mucho si siguen de cerca el desarrollo de los diversos instrumentos descritos aquí, ya que éstos definirán los estándares del potencial futuro del mercado y las restricciones. ●

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NAND gestionada

Alternativa a la flash NOR Aplicaciones 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. Andreas Krizan Rutronik

as memorias NAND están divididas en páginas (segmentos de programa o pages en su denominación inglesa) y bloques. Los tamaños de las páginas 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 memorias 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 programable más pequeña. El borrado sólo puede efectuarse por bloques. Los ciclos de programación y borrado están especificados en 100.000 ciclos en la tecnología SLC (Single Level 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 reserva (spare page). Aquí es donde los fabricantes almacenan los marcadores 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 NAND Existe una desventaja en la tecnología NAND al compararla con la tecnología NOR: debido a diversos efectos de error, es menos fiable. En la tecno-

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logía NAND, dichos efectos pueden ser clasiﬁcados en dos tipos de error: - Status Block Error: en un determinado 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 errores 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”

Figura 2. Perturbación en la lectura.

cir, la tasa de fallos después de efectuada la corrección. La tasa de fallos UBER puede ser calculada con ayuda del RBER medido y de un nivel específico 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 memorias 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 mecanismos 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 aplica una tensión de 20 V; entonces los electrones fluyen a la puerta flotante y esto puede ocasionar que se acumule carga en los elementos próximos a aquélla. A consecuencia de ello, pa-

Figura 3. Retención de datos.

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

parte de la carga; a partir de un determinado valor, aparece como insuficientemente programada. Entonces, por medio del ECC es necesario corregir los datos y volver a almacenarlos en la memoria (figura 2). 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. Una vez efectuado el proceso de borrado, el contador Read Disturb (lectura de perturbaciones) es reposicionado a 0. En caso de sobrepasar el máximo número de ciclos de lectura deberá entonces trasladarse el contenido a otro bloque, y marcar el anterior como inválido. - Data Retention (retención de datos): en el transcurso del tiempo se produce una pérdida de carga en la puerta flotante); a consecuencia de ello disminuye el valor umbral de la tensión hasta la corriente de reposo. No existe deterioro de las células que, sin riesgo alguno, pueden ser borradas y escritas nuevamente (figura 3). Los procesos de programación, bo-

“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” rrado se pone a cero; es decir, a estado libre de fallos. Así pues, el ECC (corrección de código de error) se puede utilizar para corregir errores de bit. - Read Disturb (fallo de lectura): la lectura 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

rrado y lectura inﬂuyen en el tiempo de conservación de los datos. En los bloques que deben ser conservados durante largo tiempo es recomendable 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 atrapada 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 siempre su estado: ¿tienen lugar, sin error alguno, los procesos de escritura y de borrado? En caso de fallo en un proceso de escritura, será necesario trasladar 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 Mundo Electrónico | NOV 09

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Componentes

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.

deberán asegurarse en un área adicional con códigos de corrección de errores. De este modo, si todos los bloques válidos están escritos uniformemente (procedimiento conocido como wear leveling o compensación de desgaste), las celdas durarán más. ESPACIO, TIEMPO Y COSTOS: TRIPLE AHORRO GRACIAS A LA NAND GESTIONADA La gestión de bloques y la corrección 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-

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

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ciones suponen enormes gastos para los usuarios. Cuando la tecnología cambia a estructuras más pequeñas se modifica la RBER (tasa bruta de errores de bit) y en consecuencia, es necesario volver a calcular los esquemas ECC así como los algoritmos de compensación 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 entre los fabricantes en ciclos de 9 a 15 meses. Dichas adaptaciones son simplifica-

das considerablemente por medio del NAND controlado (e-MMC) de Micron Technology. El controlador MMC integrado se encarga de las funciones de gestión de bloques averiados, corrección de códigos de error) y compensación de desgaste. Por medio de la interfaz MMC, la NAND gestionada se torna en una memoria NAND estándar, similar a una tarjeta de memoria, pero con formato de componente discreto (figura 4). Dado que las modificaciones tecnológicas sólo tienen lugar dentro del controlador MMC, se hacen imperceptibles para el ordenador "servidor" que proporciona servicios a otros ordenadores. De ello se derivan diversas ventajas: una simplificada y abreviada fase de desarrollo, así como una significativa ventaja de precio en comparación con las flash NOR o SLC-NAND. Dado que en estas aplicaciones es donde las ventajas de esta tecnología tienen mayor efecto, la NAND gestionada se utiliza sobre todo en sistemas de navegación, decodificadores de TV digital, telefonía manos libres y utilizaciones multimedia. El gran tamaño de las memorias, hace que la NAND gestionada sea interesante 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 costes, dado que se prescinde de una ranura de tarjeta. La NAND gestionada se suministra en capacidades desde 2 GB hasta 32 GB en BGA, y dependiendo de la configuración ofrece transferencias de datos de hasta 52 MB (figura 5). ●

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Ramon Pallàs ramon.pallas@upc.edu Óscar Casas jocp@eel.upc.edu José Polo jose.polo@upc.edu

Tendencias

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

Sensores a buen precio Al presentar Sensórica en abril de 2002, vaticinamos que la importancia de las conexiones inalámbricas y los sensores autónomos aumentaría en los años venideros. Alguien que se guiara por las noticias y comentarios que han ido apareciendo en esta sección durante estos siete años y medio concluiría fácilmente que las predicciones fueron correctas, porque estos temas han ocupado la mayor parte de nuestras páginas, normalmente al hablar de las redes de sensores sin hilos. Pero, obviamente, la validez de esta conclusión sería más que dudosa porque quienes hicieron aquellas predicciones son los mismos que han ido seleccionando las noticias y, además, investigan 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 artilugios electrónicos que ya entonces utilizábamos cada día eran inalámbricos ¿por qué no lo iban a ser los sistemas de medida? Además, es fácil que se cumpla una predicción cualitativa porque si el crecimiento absoluto no es grande, siempre puede que lo sea el crecimiento 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 “redes de sensores inalámbricos” como la tendencia más clara? UN TEMA EN AUGE Quienes han visto más de una moda

pasajera tienen buenos argumentos para ser precavidos y no dejarse llevar 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 sobre el auge de este tema. Una búsqueda en Internet con estos términos da entre uno y tres millones de citas, que son muchas incluso teniendo en cuenta que la fiabilidad (y estabilidad) de los buscadores genéricos es limitada.

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) preﬁramos 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 resultado 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-

“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” Si se busca sólo “wireless sensor” excluyendo “network” y “networks", se obtienen muchísimas menos citas, lo mismo que si se busca “energy harvesting”. Y aquí está la cuestión. Si cuando se habla de redes de comunicaciones, en los entornos académicos, el énfasis suele estar en los protocolos y el hardware pasa 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 implementaran y, a diferencia de los dispositivos electrónicos personales, en la redes de sensores no cabe contemplar que el usuario cambie las pilas o recargue las baterías cuando convenga. Se olvida

res a buen precio. Probablemente más de uno piensa que si hay microcontroladores 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, sensores cuyo precio sea inferior a un euro al comprar más de 100 unidades, grosso modo no hay más que de cinco tipos: ópticos (fotodiodos, fototransistores de infrarrojos, fotointerruptores de transmisión y de reﬂexión, y células fotocon-

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

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Tendencias ductoras-LDR), sensores de efecto Hall con salida digital (y uno analógico), algún 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 maduras. Sus aplicaciones son numerosísimas, y de ahí que sean económicos habida cuenta de los millones de unidades incorporados en todo tipo de diseños. Pero las magnitudes que interesa medir 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 (todo/nada). SENSORES ENTRE UNO Y CINCO EUROS Si se relaja el criterio de búsqueda y se aceptan precios de entre uno y cinco euros, se dispone de las versiones mejoradas (en sensibilidad, rango de medida, corriente y temperatura de trabajo permitidas, etc.) de los sensores de menos de un euro, y también de algunos sensores basados en micromecanizado (MEMS) que se han incorporado en productos de consumo (automóviles e interfaces persona-máquina en general: teléfonos móviles, agendas y juegos electrónicos, ordenadores portátiles…).

“¿Por qué hablamos de sensores “inalámbricos” en vez de sensores “autónomos”? Entrarían aquí algunos acelerómetros, sensores de presión, sensores táctiles capacitivos, sensores piezorresistivos, sensores de campo magnético (GMR), algún sensor de imagen de baja resolución y las RTD (Pt100, Pt500, Pt1000). Estos sensores ofrecen ciertamente más posibilidades, pero el diseño de un nodo sensor autónomo debe contemplar, además del coste del sensor, el coste de los acondicionadores de señal, el montaje y encapsulado del nodo, y por supuesto la alimentación. En deﬁnitiva 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. ¿Qué fue entonces del smart dust, término 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

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

de 1 mm3? Por ahora se puede decir que fue el desencadenante de una actividad investigadora trepidante que, por lo menos en el contexto de la computación ubicua, durará unos años más, pero que difícilmente llevará por sí sola a la disponibilidad 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 mayoría serán redes con hilos, y privadas, a las que se añadirán algunos nodos sin

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

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

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Aplicaciones

Aterrizar aviones: cómo hacerlo rápido y seguro “Éste es un salto tecnológico hacia adelante tan grande como lo fue en su día el uso de los motores a reacción”. Estas palabras, pronunciadas por el comandante de un Airbus A380, son la conclusión a la que más de un piloto ha llegado ante el primer aterrizaje controlado con GPS de un avión de este estilo. Poner este 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 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. Sin embargo, después de varios años de trabajo, la solución ya está en el mercado. Honeywell Aerospace (http://www51. honeywell.com/aero/), por ejemplo, ya tiene instalada esta tecnología, denominada GBAS (Ground-Based Augmentation System), en ocho aeropuertos, entre ellos el de Bremen en Alemania, donde se están realizando pruebas desde el paNOV 09 | Mundo Electrónico

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

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

“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” espera superar las especiﬁcaciones de los sistemas utilizados actualmente: los denominados Instrument Landing Systems (ILS). Y es que el mal tiempo y las limitaciones de los ILS debidas a interferencias 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 estos sistemas radares, son las causas de muchos de los retardos producidos en

las operaciones de aterrizaje en cualquier tipo de aeropuertos, sean de categoría I, II o III. VENTAJAS DE TIPO ECONÓMICO Si las expectativas técnicas son grandes, aún lo son más las económicas porque con esta revisión en los procedimientos del control del tráﬁco aéreo se espera ahorrar mucho dinero. El motivo es evidente: con este sistema las operaciones de aterrizaje se pueden realizar

Aplicaciones en menos tiempo manteniendo la seguridad. 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 millones de dólares, superiores incluso a las pérdidas del sector de ese mismo año. Si se desea aumentar el número de salidas y llegadas de un aeropuerto, los costes aún son superiores. La ampliación de un aeropuerto, como por ejemplo el de O’Hare en Chicago, tiene un presupuesto de 13.000 millones de dólares y 20 años de trabajo. Estas cifras se ven reforzadas por la distribución del tráﬁco aéreo, el 80 % del cual se concentra en unas pocas decenas de aeropuertos y éstos acaban teniendo graves problemas de gestión. Por todo esto, y en espera de la inminente 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 mundo, 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 recibe las señales de un mínimo de cuatro

“Con los sistemas GBAS se espera mejorar las operaciones de aterrizaje en cualquier tipo de aeropuertos, sean de categoría I, II o III”

satélites y un máximo de trece. Los sistemas 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 probabilidad 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 diferencias 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 información 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 separados a otros tantos aviones. Esta gestión inteligente permite reducir tiempo, combustible y otro gran problema de los aeropuertos: el ruido en sus alrededores. Y esto en condiciones normales, porque su gran ventaja es su uso cuando las condiciones 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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Aplicaciones

Monitorizar el sueño 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 (SPSZ). 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 información de la banda y la almacena (Bedside Display, BD). El SPSZ es una versión muy simplificada y automatizada de la tecnología utilizada para la evaluación de pacientes en los laboratorios para el estudio del sueño. El SPSZ no es un aparato médico 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 CEREBRAL Mientras dormimos, el sensor de la banda para la cabeza mide la actividad eléctrica del cerebro. Esta información es enviada inalámbricamente a la unidad BD, colocada cerca del lecho donde descansamos. 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 sugerencias 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 Universidad Northwestern de Chicago (www. northwestern.edu), que también es asesora científica de la compañía, “dormir es realmente un signo muy vital”. NOV 09 | Mundo Electrónico

“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” Hay muchos estudios que conﬁrman la importancia de dormir, relacionándola con todo, desde la memoria hasta la obesidad. 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, movimiento rápido de ojos), que es cuando realmente soñamos. Estas diferentes fases se repiten durante la noche, acortándose 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, director del Centro Nacional de Investigación de Enfermedades del sueño (www.nhlbi. nih.gov), que forma parte de los Institutos Nacionales de la Salud en Besthesda (MD, Estados Unidos). Las mayores innovaciónes de este aparato 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 captada mediante múltiples electrodos sujetos al cuero cabelludo, técnica conocida como electroencefalografía (EEG). Debido a que ésta es muy susceptible al ruido, los electrodos se colocan en puntos especíﬁcos para optimizar el registro de la señal. Los investigadores de Zeo han desarrollado 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 NEURONALES Para 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 técnico supervisa la actividad en tiempo real, marcando el estado del sueño del paciente. “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 cualificado para la polisomnografía de EEG y otras medidas utilizadas en un laboratorio, indica que ambos obtienen resultados similares 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 somníferos con benzodiazepina. “El sueño es mucho más activo y dinámico de lo que la gente cree”, dice Shambroom, “esto permite comprender mejor la sensibilidad de cada persona a la cafeína y el alcohol”. “Realmente la prueba de fuego es cómo te sientes durante el día”, según Zee. “Permitiría confirmar que se tiene insomnio y ofrecería una forma de cuantificar y validar los patrones del sueño mientras realizas las acciones normales para tratarlo”, dice Jerome Siegel, Director del Laboratorio de Investigación del Sueño de la Universidad de California (www. semel.ucla.edu). Siegel y otros están interesados en el potencial del aparato desarrollado por Zeo como herramienta de investigación. Los estudiosos del sueño investigan numerosos 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 noche en un laboratorio cuesta unos 1.000 dólares. Un aparato doméstico relativamente barato permitiría ver la variabilidad 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 detallada, el SPSZ permitiría estudiar patrones de sueño normativo, así como su variación a lo largo del tiempo”, añade Siegel.

sugerencias DE DISEÑO

Diseño con 3 V Las sugerencias siguientes se reﬁeren a una alimentación de 3,3V. Sin embargo, estas técnicas funcionarían igualmente para otras tensiones de alimentación con las modiﬁcaciones adecuadas.

onexión directa 5 V– 3,3 V Las 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 problemas 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 alto, 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 conflictos si la entrada CMOS de 3,3 V tolera 5 V (figura 1) Si la entrada CMOS de 3,3 V no tolera 5 V, entonces habrá un problema porque se superará la especificación de tensión máxima de entrada (los siguientes apartados ofrecen posibles soluciones).

Figura 1

5 V  3,3 V con diodo de bloqueo Muchos fabricantes evitan que sus patillas de E/S superen la especiﬁcación 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

Figura 2

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Figura 3

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 debería mantenerse en un valor reducido (del orden de micro-

“Muchos fabricantes evitan que sus patillas de E/S superen la especificación de tensión máxima permitida utilizando diodos de bloqueo” amperios). Si la corriente que atraviesa los diodos de bloqueo 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 resistencia adicional en serie para limitar la corriente que atraviesa el diodo de bloqueo (figura 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 diodo externo al circuito (figura 3). 5 V → 3,3 V con bloqueo activo Un 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-

rriles de alimentación de 3,3 V con pequeña carga, esta corriente 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 diferencia 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 viene determinada por la ganancia de corriente del transistor, generalmente 10-400, dependiendo del tipo de transistor utilizado. 5 V → 3,3 V con divisor resistivo Se puede recurrir a un sencillo divisor resistivo para disminuir la salida de un dispositivo de 5 V a niveles apropiados para un dispositivo de entrada de 3,3 V (ﬁgura 4).

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

sis de circuito se utiliza el equivalente Thevenin con el ﬁn de determinar la tensión aplicada (VA) y la resistencia 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 determina como 0,66*R1 y el equivalente Thevenin (VA) se determina como 0,66*VS de acuerdo con las limitaciones impuestas por:

Donde: t = Tiempo de subida o bajada R = 0.66*R1 C = Cs+CL VI = Tensión inicial en C (VL) VF = Tensión ﬁnal en C (VL) VA = Tensión aplicada en (0.66* VS) A modo de ejemplo, supongamos que existan estas condiciones: • 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

Figura 4

Generalmente la resistencia de fuente, RS, es muy pequeña (menos de 10 Ω) por lo que su efecto sobre R1 será despreciable si R1 es mucho mayor que RS. En el extremo del receptor, la resistencia de carga (RL) es muy grande (superior a 500 kΩ) por lo que su efecto sobre R2 será despreciable 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 requisitos 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 negativamente a los tiempos de subida y bajada de la señal de entrada. Los tiempos de subida y bajada pueden ser inaceptablemente largos si R1 y R2 son demasiado grandes. Despreciando los efectos de RS y RL, la fórmula que determina los valores de R1 y R2 viene dada por esta ecuación: relación general

resolviendo para R1

El cálculo para determinar las resistencias máximas se realiza mediante esta ecuación:

Sustituyendo valores

El máximo equivalente Thevenin de R

Resolviendo para R1 y R2 máximo

sustituyendo tensiones La formula para determinar los tiempos de subida y bajada viene dada por la siguiente ecuación. Para el análiMundo Electrónico | NOV 09

productos y servicios

la solución

Plataforma de programación gráﬁca

National Instruments actualiza LabVIEW National 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.

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

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. NOV 09 | Mundo Electrónico

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.

MEDIDA

Medidor portátil de potencia óptica

■ Fabricante: Amphenol ■ Comercializa: Rutronik

El 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.

HARDWARE

■ Fabricante: AD Instruments ■ Comercializa: Abacanto Digital

CONEXIÓN

Conectores híbridos hasta 10 A La 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.

Placa madre para aplicaciones industriales La 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

MEDIDA

Plataforma de desarrollo para pruebas LabVIEW 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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productos y servicios 46

MEDIDA

Fuentes de alimentación de alta precisión La 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

POTENCIA

MOSFET de 30 V de aplicación industrial La 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 TO220, se suministran sin plomo y son conformes a RoHS. ■ Fabrica y comercializa: International Rectiﬁer

MEDIDA

Osciloscopios de 300 MHz y 2 GS/s

VISUALIZACIÓN

Pantallas con retroiluminación Las 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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La 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

COMUNICACIONES

Terminales programables con pantalla táctil COMUNICACIONES

Disponibles 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.

Controladores de interface

■ Fabrica y comercializa: Omron Electronics

POTENCIA

MOSFET para el mercado de servidores El 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.

El 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

■ Fabrica y comercializa: Fairchild Semiconductor

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Cargo o Función 01 Director 02 Jefe de Departamento o Producto 03 Ingeniero / Cuadro / Jefe de proyecto 04 Técnico 05 Otros: Departamento 01 Administración / Gestión 02 Comercial / Márketing 03 Compras 04 Dirección General 05 Mantenimiento 06 Documentación 07 Enseñanza 08 Informática

09 10 11 12 13 14 15 16 21

Estudios Métodos Producción I+D Técnico Técnico Comercial Automatización Control de Calidad Instrumentación

Actividad Principal 01 Fabricación / Producción 02 Representación / Distribución 03 Almacenista 04 Detallista 05 Estudios Número de trabajadores de su empresa 01 1 a 5 05 100 a 499 02 6 a 9 06 500 a 999 03 10 a 49 07 1.000 a 4.999 04 50 a 99 08 Más de 5.000 Sector de actividad de su empresa

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productos y servicios 48

CONVERSIÓN OPTROELECTRÓNICA

LED de alta luminosidad en blanco frío El 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

MEDIDA

Monitorización remota NI 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

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Convertidor con muy baja corriente en reposo La 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

MEDIDA

Sensores tipo Rogowski Tras 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

CONVERSIÓN

Módulo CC/CC de alta tensión El 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

agenda Feria de la industria digital

España será país protagonista de CeBIT 2010 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.

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

De izquierda a derecha: Jesús Banegas, Presidente de AETIC, Francisco Ros, Secretario de Estado de Telecomunicaciones, Philipp Rösler, Ministro de Economía, Trabajo y Tráﬁco 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.

Nuria Calle

spaña ha sido elegida como país invitado en la próxima edición de la feria CeBIT de Hannover. Bajo el lema el lema “Connected Worlds” (mundos conectados), la muestra de 2010 se centrará en abordar soluciones tecnológicas en la vida personal y laboral. En la presentación en Madrid del evento, el Secretario de Estado de Telecomunicaciones, Francisco Ros, subrayó que “CeBIT es un escaparate único para presentar la innovación tecnológica de España”. Por su parte, el presidente de la feria, Ernst Raue, señaló que desde el sector se ve al país con interés, entre otros motivos por cuestiones 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 funcionamiento, desde hace más de cinco años, de la ﬁrma electrónica. Ulrich Dietz, Presidente de Bitkom, la patronal alemana de empresas TIC, explicó que la participación de España en la feria se deseaba desde hacía tiempo debido al potencial 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 desarrollará del 2 al 6 de marzo en su emplazamiento habitual. La última edición contó con la presencia de 4.300 expositores procedentes de 69 países, que recibieron a más de 400.000 visitantes. En los tres anteriores encuentros se ha consolidado la ﬁgura del “partner

Pabellón español España estará representada en Hannover a través de varios espacios, uno institucional y el resto de carácter sectorial. 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 oﬁcial que tendrá casi 3.000 metros cuadrados. Contará con una inversión de un millón y medio de euros por parte de la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones, del ICEX, de la Asociación Empresas de Tecnologías de la Información y Comunicaciones de España (AETIC) y de las propias empresas. Aunque Martín indicó que aún se están perﬁlando los detalles, adelantó que si el pabellón tiene éxito se mantendrá en próximas convocatorias. Desde la organización se señala que CeBIT 2010 fortalece su programa ampliando contenidos y tratando temas adicionales, además de dirigirse a nuevos grupos meta. Uno de los focos de interés estará encaminado al sector de la logística y la industria automovilística. También se desarrollarán muy especialmente los aspectos ligados al respeto al medio ambiente por parte de las TI así como la seguridad dentro de este ámbito. www.cebit.de Mundo Electrónico | NOV 09

índices y avance 50

Índice de anunciantes Mundo Electrónico - Noviembre 413

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

Próximo número - 414 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).

Tendencias

FAC aisladas y de muy bajo consumo en vacío (y II) J.M. de Diego, J.I. Gárate y J. Monsalve Universidad del País Vasco y Maxim Integrated Products Circuitos para gestión de alimentación: consideraciones térmicas Travis Eichhorn National Semiconductor

Opinión

Uso de SVHC en componentes y conectores pasivos Gary Nevison Farnell

Optrónica

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

NOV 09 | Mundo Electrónico

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