I dispositivi di protezione dei circuiti di TE Connectivity aiutano a proteggere i componenti elettronici automotive

Figura 1: Esempio di sistema di infotainment per il settore automotive.

Il contenuto elettronico nelle automobili moderne è aumentato enormemente negli ultimi anni grazie alla domanda di sistemi di intrattenimento ("infotainment") e caratteristiche come le prese per smartphone, porte USB e radio satellitari. Ci si aspetta inoltre che le nuove auto siano equipaggiate con sistemi di navigazione GPS completi di mappe, illuminazione interna ed esterna a LED e altre funzioni sofisticate.

I requisiti normativi relativi alle dotazioni di sicurezza aggiungono ulteriore impulso alla proliferazione dei dispositivi elettronici di bordo. Ad esempio, a partire dal 2018 negli Stati Uniti sarà obbligatoria la telecamera posteriore a bordo delle nuove autovetture. Il codice della strada già prevede l'uso del telefono cellulare "a mani libere" durante la guida e questo significa che le interfacce per cellulare diventeranno dotazioni di serie su tutti i veicoli.

Con l'aumento dei dispositivi elettronici progettati per l'intrattenimento e la sicurezza del consumatore, aumenta il rischio di guasti elettronici che, ironia della sorte, portare all'effetto opposto: riparazioni in garanzia, problemi di sicurezza e insoddisfazione complessiva del cliente.

L'unità aziendale TE Circuit Protection di TE Connectivity (TE) offre per le applicazioni automotive i dispositivi di protezione ESD, PolySwitch^® e PolyZen. Questi dispositivi superano di gran lunga i tradizionali fusibili nel garantire livelli superiori di affidabilità, prestazioni e sicurezza dei componenti elettronici automotive.

Applicazioni USB

Le porte USB 3.0 sono oggi comuni nelle autovetture. Oltre alla protezione da sovracorrenti e sovratensioni, i delicati componenti elettronici che utilizzano protocolli USB ad alta velocità (ma anche HDMI e le altre interfacce ad alta velocità) richiedono la protezione dai danni prodotti dalle scariche elettrostatiche (ESD). TE Circuit Protection offre due diversi tipi di dispositivi di protezione dei circuiti che possono risultare utili in queste situazioni.

Per la protezione ripristinabile nelle applicazioni USB è possibile utilizzare un dispositivo PolySwitch PPTC (coefficiente di temperatura positivo polimerico). Il dispositivo PPTC posizionato sulla porta V_BUS di una fonte di alimentazione USB limita la corrente in caso di cortocircuito; può contribuire anche a prevenire i danni da sovracorrente causati da un improvviso cortocircuito a valle, nonché a ottenere la conformità con UL60950. Questi dispositivi comprendono i componenti AGRF, AHRF, AHEF, AHS, ASMD, nanoASMDC, microASMD, miniASMDC e BD. Per la protezione dalle sovratensioni nelle applicazioni USB 3.0 il dispositivo PolyZen utilizza un approccio ibrido, integrando un diodo Zener e il dispositivo PPTC, termosaldati. I dispositivi PolyZen possono essere utilizzati all'interno delle porte USB per contribuire a prevenire il passaggio dell'alta tensione generata dal guasto di un regolatore a monte, che causerebbe il danneggiamento dei componenti collegati alla porta stessa.

Sistemi a 12 V_c.c.

La linea che alimenta i monitor sul retro dei sedili, le antenne alimentate e altri accessori richiede la protezione da cortocircuiti.Durante l'installazione di apparecchiature, è facile cortocircuitare l'alimentazione alla messa a terra del veicolo.Anche le porte di docking hanno uscite di alimentazione che richiedono la protezione da cortocircuiti.

Gli ingressi e le uscite dell'alimentazione nei sistemi a 12 V_c.c. sono tradizionalmente protetti mediante fusibili. I PolySwitch PPTC offrono un'alternativa ripristinabile economica ai fusibili contribuendo a proteggere le uscite driver dai possibili danni causati da cortocircuiti accidentali o altre anomalie del carico.

Uscite video

Anche le uscite video nei sistemi di infotainment e altri sistemi a bordo delle autovetture richiedono la protezione ESD. L'uscita HDMI e altre uscite ad alta frequenza richiedono protezione ESD a bassa capacitanza. L'utilizzo dei dispositivi di protezione PESD (ESD polimerici) di TE, in grado di funzionare a 3,4 GHz senza compromettere l'integrità del segnale, semplifica al massimo la progettazione dei sistemi HDMI. Questi dispositivi contribuiscono ad aumentare il margine del sistema e semplificano la realizzazione di progetti di prossima generazione eliminando la necessità[link:pesd0603] ; di riprogettare interfvamente lo schema di protezione ESD.  Questi dispositivi comprendono componenti PESD0402, PESD0603 e PESD1206Q.

Uscite RF

Anche le uscite RF, come la tecnologia Bluetooth, il GPS e le antenne radio satellitari, possono richiedere la protezione ESD.

La protezione delle interfacce di comunicazione esposte dalle scariche elettrostatiche e dagli altri picchi di tensione indotti attraverso l'antenna e l'interfaccia wireless (RF) dello strumento rappresenta un problema di progettazione critico.

Un dispositivo PolyZen può contribuire a proteggere l'ingresso di alimentazione di un modulo Bluetooth (Figura 2). Nell'immagine sono visualizzati anche i dispositivi PESD che possono essere utilizzati per proteggere l'antenna dai danni provocati dalle sovratensioni ESD. I dispositivi PESD hanno la bassa capacità necessaria per le linee di trasmissione dati ad alta velocità e le linee dati a radiofrequenza. Sono disponibili in compatti contenitori SMD e sono in grado di sopportare numerose scariche ESD.

Figura 2: I moduli Bluetooth possono utilizzare i dispositivi PolyZen e PESD per la protezione dei circuiti.

Illuminazione a LED

I LED per interni ed esterni sono sempre più utilizzati nei progetti automotive. Sebbene efficienti e duraturi, i LED sono vulnerabili al calore, alle scariche elettrostatiche e ai cortocircuiti che possono causare il guasto del prodotto e anche potenziali problemi di sicurezza. I produttori del settore automobilistico, quindi, utilizzano la protezione dei circuiti per questi impianti di illuminazione.

La maggior parte dell'energia elettrica fornita a un LED viene trasformata in calore, non in luce. Se non dissipato, il calore riduce la vita del LED e altera la qualità della luce prodotta. È possibile utilizzare un dispositivo PolySwitch PPTC in serie con il LED per contribuire a ottenere la protezione dalle sovracorrenti.

Questo dispositivo ripristinabile può inoltre fornire protezione dalle sovratemperature se termicamente saldato alla scheda circuiti del core in metallo o al dissipatore di calore del LED. In caso di danneggiamento o cortocircuito accidentale delle uscite del driver LED, possono verificarsi problemi. Nel caso in cui il circuito driver non richieda la protezione dell'ingresso, i dispositivi PolySwitch PPTC possono essere utilizzati per la protezione delle uscite del driver.

La protezione ESD è necessaria anche se il LED non dispone di protezione incorporata. In questo caso un dispositivo di protezione PESD posizionato in parallelo al LED può aiutare a proteggere da eventuali danni.

Molti driver LED sono soggetti a distruzione in caso di applicazione di polarità o livelli di tensione c.c. non corretti. Posizionando un dispositivo PolyZen all'ingresso del driver LED, si contribuisce a proteggere il driver dai danni causati dall'esposizione accidentale a sovratensioni e polarità inversa.