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XIV
Power
POWER 11 - GIUGNO/LUGLIO 2016
Le auto di oggi sono dotate di un’ampia varietà di accessori
elettrici e di ausili elettronici per la sicurezza, che rendo-
no i veicoli più piacevoli alla guida, più sicuri e più facili da
usare. Inoltre, i sistemi idraulici tradizionali come lo sterzo
e la trasmissione automatica sono stati progressivamente so-
stituiti con sistemi equivalenti ad azionamento elettronico,
per ridurre il peso complessivo e ottimizzare i consumi di
carburante. Mentre la tendenza verso una maggiore “elet-
trificazione” dell’auto prosegue, il tradizionale rélé elettro-
meccanico è ancora ampiamente usato per compiti di com-
mutazione. I rélé aiutano a isolare gli occupanti del veicolo,
in tutta sicurezza, dai circuiti ad alta potenza, e minimizzano
l’uso di costosi e ingombranti cablaggi ad alta corrente. La
logica di controllo è relativamente semplice, mentre i fattori
di forma e la piedinatura sono stati stabiliti da standard ISO,
che contribuiscono a semplificare il progetto dei sistemi e la
gestione della catena di fornitura e dell’inventario.
La sostituzione del tradizionale rélé
Esistono tuttavia alcuni svantaggi. Sebbene le dimensioni
standardizzate dei rélé e gli schemi dei terminali ora pre-
vedono formati miniaturizzati come Mini 280 e Micro 280,
le dimensioni Mini sono caratterizzate da un corpo di un
pollice cubo (pari a 16 centimetri cubi), mentre le Micro
misurano 1” x 1” x 1/2”. In un periodo in cui i progettisti
sono chiamati a integrare più circuiti in unità ECU sempre
più piccole, è indispensabile ricorrere a una soluzione più
compatta per la commutazione del carico. L’affidabilità dei
relé è anche relativamente bassa: malgrado il tempo di vita
di un componente meccanico possa essere molto maggiore
di un milione di operazioni, il tempo di vita elettrico è ti-
picamente di appena 100.000 operazioni, in relazione alle
condizioni operative e del carico.
Un rélé convenzionale può anche generare un livello ap-
prezzabile di rumore elettromagnetico di commutazione.
Quando il campo magnetico all’interno dell’avvolgimento
del circuito di controllo del rélé si annulla in fase di spegni-
mento, viene prodotto un impulso di corrente. Un resisto-
re interno o un diodo di aggancio possono impedire che
l’impulso danneggi la circuiteria circostante, ma potrebbe
essere necessario un ulteriore meccanismo di soppressio-
ne dei disturbi o di schermatura, per evitare l’interferenza
elettromagnetica. Infine, esiste una richiesta di strumenti
diagnostici più potenti per le infrastrutture elettroniche
degli autoveicoli, per consentire la realizzazione di sistemi
informativi e di sicurezza con caratteristiche migliori e per
agevolare l’assistenza tecnica e la riparazione. I rélé conven-
zionali non sono in grado di supportare la funzionalità di
auto-diagnostica e di protezione del carico senza richiedere
ulteriori circuiti.
I progettisti stanno passando ai MOSFET di potenza quali-
ficati per applicazioni automotive, per conseguire i futuri
obbiettivi, che prevedono riduzione di dimensioni e peso,
maggiore affidabilità, migliori caratteristiche EMC e livelli
superiori di intelligenza e diagnostica. I MOSFET caratteriz-
zati da valori di corrente e di tensione opportuni hanno una
resistenza di “on” di appena alcuni milliohm, che contribui-
sce a semplificare la gestione termica.
A questo punto, val la pena sottolineare l’utilità di control-
lare il gate del MOSFET attraverso un pre-driver, dato che
i MOSFET sono dotati di auto-protezioni relativamente de-
boli e possono essere danneggiati in modo permanente da
sovratensioni o da impulsi di sovracorrente. Il pre-driver a
sei canali NCV7518 di
ON Semiconductor
fornisce una pro-
tezione adeguata, oltre a integrare le funzioni di rilevazione
dei guasti e i circuiti per la diagnostica. Una scelta adeguata
dei MOSFET esterni consente ai progettisti di scalare le pro-
prie applicazioni.
Nella figura 1 è riportato un circuito applicativo che com-
prende il dispositivo NCV7518 con sei MOSFET per il
controllo di diversi tipi di carico fra cui una lampada, un
Nixon Mathew
Product marketing engineer
ON Semiconductor
Controllo dei carichi
in ambiente automotive
Gli interruttori allo stato solido e i pre-driver intelligenti possono contribuire a ridurre
il peso e le dimensioni e a migliorare l’affidabilità dei sistemi automotive controllati
tradizionalmente per mezzo dei rélé elettromeccanici