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Alcune considerazione pratiche su come proteggere i circuiti elettronici per automotive dalle sovratensioni e dalle scariche elettrostatiche. Suggerimenti che valgono ovviamente anche per qualsiasi altro dispositivo elettronico.
La sicurezza è di fondamentale importanza nella progettazione automobilistica. Le automobili non sono un prodotto da poco, anzi, sono un investimento da proteggere. Cosa ancor più importante, in ballo ci sono delle vite umane, per cui i produttori di automobili moderne integrano vari dispositivi di sicurezza, tra cui airbag, controllo della stabilità e monitoraggio della pressione dei pneumatici. Tuttavia, la sicurezza va ben oltre questi ovvi sistemi di protezione ed è una preoccupazione centrale alla progettazione di ogni componente elettronico all’interno dell’automobile, a prescindere dalle sue dimensioni.
Che si trovino sotto il cofano o nell’abitacolo, i chipset di ultima generazione sono particolarmente esposti a numerosi rischi di natura elettrica, tipici delle condizioni di per sé difficili dell’ambiente automobilistico. Tra questi, i più comuni rischi elettrici, o transienti, sono i fulmini, le scariche elettrostatiche (ESD) e la commutazione di carichi nei circuiti di elettronica di potenza.
Il problema dei sovraccarichi
Nei progetti di automobilistica moderna tutta l’elettronica di bordo è collegata alla batteria e all’alternatore. L’alternatore è la fonte principale di transienti elettrici – il peggiore dei quali è il sovraccarico. Questo si verifica quando una batteria scarica viene scollegata mentre l’alternatore sta generando corrente e sussistono altri carichi nel circuito dell’alternatore. Se trascurati, i picchi elettrici e i transienti vengono trasmessi lungo tutta la linea elettrica, causando malfunzionamenti nei singoli componenti elettronici /sensori o danni permanenti al sistema elettronico del veicolo. Naturalmente i sovraccarichi incontrollati minacciano la sicurezza e l’affidabilità del veicolo.
Protezione automobilistica da sovraccarichi
I dispositivi di protezione dei circuiti, tra cui diodi per la soppressione di tensione transitoria (TVS) e varistori, sono il modo migliore per preservare l’elettronica sensibile da sovraccarichi. I Diodi TVS sono dispositivi a valanga al silicio selezionati per il loro breve tempo di risposta (bassa tensione di bloccaggio) e la loro bassa corrente di fuga, oltre che per il fatto che non hanno un intrinseco fattore di usura. Di norma i varistori sono usati come soluzione di prima linea per proteggere da sovratensioni transitorie. Tra gli esempi figurano dispositivi varistori multistrato (MLV) a montaggio superficiale di dimensioni estremamente ridotte e varistori tradizionali in ossido di metallo (MOV) di dimensioni medie per la protezione di macchine piccole, fonti di alimentazione e componenti.
Negli alternatori più moderni l’ampiezza dei sovraccarichi è soppressa o bloccata mediante l’aggiunta di diodi TVS limitanti alla sorgente del disturbo. I transienti di disturbo dovrebbero essere soppressi internamente o ai terminali della sorgente mediante dispositivi di soppressione (diode TVS). La migliore pratica di progettazione prevede di collocare il diode TVS più vicino possibile alla sorgente. Lo schema seguente mostra il diode TVS in azione e i circuiti protetti da sovraccarichi.
Ulteriori soluzioni di protezione dei circuiti per preservarli da transienti dell’alternatore comportano l’uso di MOV conformi allo standard AEC-Q200. Si considerino i seguenti esempi:
- Un varistore AUMOV può essere collegato in una configurazione Y o Delta con la bobina a serpentina dell’alternatore così da bloccare i transienti.
- Proteggi i sottosistemi del veicolo (es. airbag, gruppo propulsore e aria condizionata) dai transienti dell’alternatore con un varistore AUMOV. Usalo come uno scaricatore di sovratensioni transitorie per proteggere la linea di alimentazione CC da sovratensioni.
- Per proteggerti contro sovratensioni del relé, usa un varistore AUMOV che assorba l’energia di arco derivante dall’energia rilasciata dai campi magnetici del relé.
Per saperne di più sui sistemi di protezione dei circuiti elettronici automotive e più in generale sui prodotti di protezione per elettronica di Littelfuse, scarica la seguente broshure. http://bit.ly/1MRR6wP,
A cura di: Jim Colby, Manager, Business & Technology Development, Semiconductor Business Unit, Littelfuse
