Les dispositifs de protection des circuits de TE Connectivity contribuent à la protection de l'électronique automobile

Figure 1 : Exemple de système d'infodivertissements automobile.

Le contenu électronique dans les voitures modernes a considérablement augmenté ces dernières années, en raison de la demande en matière de fonctionnalités et de systèmes de divertissements embarqués dans le véhicule (infodivertissements), notamment les stations d'accueil pour smartphones, les ports USB et la radio satellite. Les voitures les plus récentes doivent également intégrer des systèmes de navigation GPS avec capacités de cartographie, un éclairage DEL intérieur et extérieur et d'autres fonctionnalités sophistiquées.

Les directives des pouvoirs publics en matière de sécurité contribuent également à la multiplication de l'électronique embarquée dans les véhicules. Par exemple, les caméras de recul seront obligatoires dans les voitures neuves à compter de 2018 aux États-Unis. Dans le même temps, la législation des états autorisant les appels mains-libres tout en conduisant signifie que les interfaces de téléphonie cellulaire embarquées feront bientôt partie des fonctionnalités standard.

Avec l'augmentation de l'électronique automobile conçue pour le divertissement des utilisateurs et leur tranquillité d'esprit, s'accroît également le risque de défaillances électroniques, ce qui, paradoxalement, peut aller à l'encontre du but recherché : réparations sous garantie, problèmes de sécurité et insatisfaction globale de la clientèle.

La division TE Circuit Protection de TE Connectivity (TE), propose les solutions PolySwitch^®, PolyZen, ainsi que des dispositifs de protection contre les décharges électrostatiques pour les applications automobiles. Ces dispositifs vont bien au-delà des traditionnels fusibles et contribuent à renforcer la fiabilité, les performances et la sécurité dans l'électronique automobile.

Applications USB

L'usage de ports USB 3.0 est désormais courant dans les voitures. Outre la protection contre les surintensités et les surtensions, les composants électroniques sensibles qui utilisent des protocoles USB haute vitesse (ainsi que HDMI et d'autres interfaces à haut débit) nécessitent une protection contre les dommages causés par les décharges électrostatiques (DES). TE Circuit Protection offre deux types différents de dispositifs de protection des circuits qui peuvent se révéler utiles dans ces situations.

Un dispositif PPTC (composant polymérique à coefficient de température positif) PolySwitch peut être utilisé comme protection réinitialisable dans les applications USB. L'installation d'un dispositif PPTC sur le port V_BUS d'une source d'alimentation USB permet de limiter le courant en cas de court-circuit. Cela contribue également à prévenir les dommages liés à la surintensité provoqués par un court-circuit soudain en aval et à assurer la conformité à UL60950. Ces dispositifs incluent les composants AGRF, AHRF, AHEF, AHS, ASMD, nanoASMDC, microASMD, miniASMDC et BD. Pour assurer une protection contre les surtensions dans les applications USB 3.0, le dispositif PolyZen fait appel à une approche hybride. Il intègre une diode Zener et un dispositif PPTC, les deux étant thermiquement liés. Les dispositifs PolyZen peuvent être utilisés dans les ports USB pour empêcher les hautes tensions générées par une panne de régulateur en amont de traverser et d'endommager les composants branchés sur le port USB.

Systèmes 12 V_CC

L'alimentation des moniteurs vidéo au dos des sièges, les antennes amplifiées et bien d'autres accessoires requièrent une protection contre les courts-circuits.Il est très facile de court-circuiter l'alimentation à la masse du véhicule lors de l'installation d'équipements.Les ports d'accueil présentent également des sorties d'alimentation nécessitant une protection contre les courts-circuits.

Traditionnellement, les fusibles protègent les entrées et sorties d'alimentation des systèmes 12 V_CC. Les dispositifs PPTC PolySwitch offrent une alternative réinitialisable rentable aux fusibles en protégeant les sorties de circuit d'attaque contre les dommages causés par des courts-circuits accidentels ou d'autres anomalies de charge.

Sorties vidéo

Les sorties vidéo des dispositifs d'infodivertissements automobiles et d'autres systèmes ont aussi besoin d'une protection contre les décharges électrostatiques. HDMI et d'autres sorties haute fréquence ont besoin d'une protection faible capacité contre les décharges électrostatiques. Lors de la conception de systèmes HDMI, l'utilisation des dispositifs de protection PESD de TE, qui peuvent fonctionner à 3,4 GHz sans affecter l'intégrité du signal, permet de simplifier la conception. Ces dispositifs contribuent à accroître la marge du système et facilitent les conceptions nouvelle génération en évitant à terme une refonte complète des schémas de protection DES. Ces dispositifs incluent les composants PESD0402, PESD0603 et PESD1206Q.

Sorties RF

Les sorties RF, telles que les technologies Bluetooth et GPS, ainsi que les antennes radio par satellite, peuvent également avoir besoin d'une protection contre les décharges électrostatiques.

La protection des interfaces de communication exposées contre les décharges électrostatiques et d'autres surtensions induites par l'antenne et l'interface (RF) sans fil des instruments constitue un aspect essentiel de la conception.

Un dispositif PolyZen peut aider à protéger l'entrée d'alimentation d'un module Bluetooth (Figure 2). Cette illustration montre également que des dispositifs PESD peuvent être utilisés pour protéger l'antenne contre les dommages causés par les décharges électrostatiques. Les dispositifs PESD présentent la faible capacité requise pour les lignes de transmission des données haut débit et les lignes de données de fréquence radio. Ils sont disponibles en boîtiers CMS compacts et sont capables de résister à de nombreuses décharges électrostatiques.

Figure 2 : Les modules Bluetooth peuvent utiliser les dispositifs PESD et PolyZen pour la protection des circuits.

Éclairage DEL

Les DEL d'intérieur et d'extérieur sont de plus en plus utilisées dans les conceptions automobiles. Bien qu'efficaces et durables, les DEL sont vulnérables à la chaleur, aux décharges électrostatiques et aux courts-circuits qui peuvent conduire à un dysfonctionnement du produit et à d'éventuels problèmes de sécurité. Les constructeurs automobiles recherchent donc une protection des circuits pour ces systèmes d'éclairage.

La plupart de l'énergie électrique fournie à une DEL se transforme en chaleur, et non en lumière. Si l'on ignore ce phénomène, la chaleur réduira la durée de vie de la DEL et altérera la qualité de la lumière produite. Un dispositif PPTC PolySwitch peut être utilisé en série avec la DEL pour fournir une protection contre les surintensités.

De plus, ce dispositif réinitialisable peut assurer une protection contre la surchauffe s'il est thermiquement lié au dissipateur thermique DEL ou à la carte à circuit imprimé à noyau métallique. Des problèmes peuvent survenir si les sorties du circuit d'attaque DEL sont endommagées ou détruites suite à un court-circuit accidentel. Dans le cas où le circuit d'attaque ne nécessite pas de protection d'entrée, les dispositifs PPTC PolySwitch peuvent servir à protéger les sorties de ce circuit.

Une protection contre les décharges électrostatiques est également nécessaire si la DEL ne dispose pas de protection intégrée. Dans ce cas, un dispositif de protection PESD installé en parallèle avec la DEL peut assurer une protection contre de possibles dommages.

De nombreux circuits d'attaque DEL sont susceptibles d'être détruits par une inversion de polarité ou des niveaux inappropriés de tension CC. L'installation d'un dispositif PolyZen sur l'entrée du circuit d'attaque DEL permet de protéger ce dernier contre les dommages dus à une exposition accidentelle aux surtensions et aux conséquences d'une inversion de polarité.