Perché il cloud è isolato?

In questa epoca all’insegna dei bit e dei byte, ovunque si levano le richieste di trasferimento e recupero delle informazioni. Mentre siamo in coda in un negozio di alimentari o mentre stiamo aspettando un treno, utilizziamo i nostri smartphone per dare un’occhiata agli account sui social network, ai messaggi di testo o alle e-mail. Ma vi siete mai fermati a pensare da dove provengano queste informazioni? La risposta è il cloud, una di lavoratore instancabile al servizio della connettività in tempo reale di tutto il mondo. Poiché il recupero e l’archiviazione di informazioni, come le playlist musicali e gli stream video, avvengono dietro le quinte e richiedono elevati livelli di potenza, appare chiaro il motivo per cui il cloud è isolato.

Per iniziare, diamo un’occhiata all’ubicazione fisica del cloud: il data center. Cavi in fibra, coassiali o stazioni base di telecomunicazione wireless trasmettono informazioni da e verso i data center.

Provando a inoltrarci sotto gli strati del cloud per vedere cosa si cela all’interno, scopriamo che il primo strato è l’alimentazione elettrica, comunemente detta alimentatore. Perché l’alimentatore è così importante? Tutte le informazioni sono archiviate su server, noti come server cloud. Questi server necessitano di energia per memorizzare e recuperare le informazioni da e verso i consumatori. Le unità di alimentazione elettrica operano nell’ordine di grandezza di alcune centinaia di migliaia di watt. Esse funzionano collegate alla rete, che dispone di una tensione di rete in c.a. di centinaia di migliaia di volt, pertanto sono dette unità ad alta tensione.

Essendo in gioco alte tensioni ed elevati livelli di potenza, è indispensabile garantire la sicurezza delle persone. I sistemi server dispongono di unità a bassa tensione, ossia di sistemi di controllo per la regolazione della tensione e per le interfacce di comunicazione e IUM (interfaccia uomo-macchina). Le persone coinvolte nelle operazioni su cloud interagiscono con i server attraverso l’IUM. Eventuali avarie e perdite di corrente dall’unità ad alta tensione all’IUM possono avere conseguenze mortali per le persone, oltre a causare danni a tutti i componenti sotto tensione. Come proteggere le persone e queste unità a bassa tensione dai guasti?

La risposta è l’isolamento. Un dispositivo di isolamento, ossia un circuito integrato a semiconduttore, consente il trasferimento di dati ed energia fra le unità ad alta tensione e quelle a bassa tensione, evitando al tempo stesso che pericolose correnti in c.c. e correnti transitorie incontrollate attraversino la rete, ad esempio nel caso di un fulmine.

Tuttavia, le persone sono avide di informazioni. Guardare un video, ascoltare la propria musica preferita in un ambiente affollato come nel terminal di un aeroporto o in uno spazio di ristorazione sono tutte attività che testimoniano il continuo crescere della domanda di maggiori informazioni. Come se non bastasse, le persone si aspettano di ricevere tali informazioni all’istante. Il cloud sta diventando sempre più grande giorno dopo giorno all’aumentare della richiesta di dati, con la conseguenza che i sistemi di alimentazione elettrica devono fornire sempre maggiore energia. Tuttavia, gli spazi disponibili per il cloud sono limitati. L’aumento delle sue dimensioni è costoso e fortemente antieconomico.

Soluzioni per il cloud

Esistono quindi due soluzioni in grado di affrontare sia i requisiti di sicurezza sia la maggiore richiesta di informazioni: aumentare la densità di potenza e fornire un isolamento affidabile.

Per aumentare la densità di potenza, è necessario migliorare sensibilmente l’efficienza dell’alimentatore e aumentare il tasso di trasferimento della potenza (noto anche come frequenza di commutazione misurata in kilohertz), che permettono di ridurre le dimensioni delle unità di alimentazione elettrica.

Per fornire un isolamento affidabile, invece, è necessario garantire che il sezionatore sia parte integrante del sistema in modo tale da risparmiare spazio sulla scheda dell’alimentatore attraverso l’integrazione del sezionatore con un componente di alimentazione fondamentale, come un driver del gate ad alta velocità. Questa soluzione è nota come driver del gate isolato.

Disporre di un driver di questo tipo, come l’UCC21520, in unità di alimentazione elettrica permette ai provider di servizi di migliorare le prestazioni dei data center e delle stazioni di base per gestire capacità sempre più elevate a parità di dimensioni. Gli alimentatori vengono normalmente sviluppati e costruiti esternamente dai produttori, che, a loro volta, forniscono queste unità di alimentazione elettrica ai clienti con data center. Il data center, a sua volta, affitta una porzione dello spazio su cloud ai propri clienti. A questo punto è chiaro il senso della domanda «Perché il cloud è isolato?»; il cloud, infatti, si trova dietro le quinte ed è schermato dall’isolamento in quanto sono coinvolte potenze e tensioni elevate.

Se si punta a fornire un isolamento affidabile e una migliore densità di potenza in spazi limitati per applicazioni ad alte prestazioni, come i server cloud, vale la pena prendere in considerazione un driver del gate isolato rinforzato come l’UCC21520.

La prossima puntata di questa serie tratterà altre applicazioni ad alte prestazioni in cui sono fondamentali un’elevata densità di potenza e un isolamento affidabile, come nel campo degli inverter fotovoltaici, sui veicoli elettrici e ibridi e nel settore delle apparecchiature medicali.