EO_457

POWER

FUNCTIONAL SAFETY/ROBUSTNESS

- ELETTRONICA OGGI 457 - OTTOBRE 2016

rezza funzionale (functional safety) va oltre le misure

di sicurezza convenzionali. Il settore automotive impo-

ne sfide particolari. Nei moderni veicoli il numero di

semiconduttori è in continuo aumento e tali dispositivi

vengono utilizzato a bordo delle auto anche se in origi-

ne non erano stati progettati per il settore automotive.

Ciò rappresenta quindi un rischio dal punto di vista

del mantenimento dell’affidabilità funzionale. I compo-

nenti sono usati in applicazioni che “mettono alla pro-

va” i loro limiti fisici, sollevando interrogativi circa la

loro robustezza e affidabilità.

Di conseguenza la procedura di qualifica AEC Q100 per

i semiconduttori, pubblicata dall’Automotive Electro-

nics Councils (AEC), non è più sufficiente a garantire i

livelli di affidabilità necessari per i componenti elettro-

nici utilizzati in applicazioni correlate alla sicurezza. In

vista di ciò, un gruppo di lavoro internazionale costitu-

ito dal Zentralverband Elektrotechnik- und Elektroni-

kindustrie (ZVEI) e dall’ente americano e giapponese

SAE ha sviluppato un approccio alternativo alla proce-

dura AEC: la validazione della robustezza. Quest’ultima

valuta l’affidabilità dei componenti elettronici confron-

tando i requisiti concreti imposti dal prodotto con i va-

lori reali. Ciò consente di trarre conclusioni mirate sui

rischi e sull’affidabilità. Questo metodo fornirà preve-

dibilmente vantaggi in termini di salvaguardia dai gua-

sti e di riduzione di tempi e costi di sviluppo. Un esem-

pio servità a chiarire questo concetto: gli azionamenti

utilizzati in ambito automotive devono rispettare gli at-

tuali requisiti relativi alla compattezza, alla precisione

e alla capacità di coppia, essere conformi ai criteri di

sicurezza e offrire prestazioni soddisfacenti in termini

di funzionalità e di integrazione. Tuttavia, le soluzioni

basate su semiconduttori di potenza usate sempre più

spesso per i sistemi di azionamento dei veicoli elet-

trici non sono stati impiegati in precedenza

per le automobili. Questi componenti sono

interruttori fino a 1200V/800A, la cui attiva-

zione assieme a quella di integrati specifi-

ci è richiesta per la gestione delle batterie.

Questi semiconduttori di potenza devono

avere tutte le caratteristiche – in termini di

qualità, tolleranza alle temperature e robu-

stezza – richieste dal settore automotive.

Per garantire la robustezza dei componenti

richiesta all’aumentare delle prestazioni, è

necessario rispettare scrupolosamente le

normative relative alla QA (Quality Assu-

rance) e alla conformità ai processi. Ciò si

applica all’intero processo di sviluppo, dal-

lo stadio iniziale alla produzione in serie.

Solo quando ciascuna fase di tale processo soddisfa i

requisiti previsti dalla normativa ISO 26262 (sicurezza

funzionale nei veicoli), è possibile limitare o persino

eliminare il guasto dei componenti.

Ridurre la complessità

Le considerazioni appena esposte evidenziano che la

complessità delle applicazioni e l’interdipendenza dei

singoli componenti gli uni con gli altri e dai parametri

ambientali stanno crescendo rapidamente. La gamma

completa dei prodotti di Rutronik Power mette a dispo-

sizione dei pacchetti completi a livello di sistema che

includono tutti i componenti nel rispetto della mutua

compatibilità. I clienti possono scegliere fra prodotti

di diversi produttori per realizzare ciascun elemento

presente nel diagramma a blocchi. Ogni prodotto sod-

disfa requisiti specifici, siano essi bassi costi o alte

prestazioni, classi di tensione o aree di applicazione

specifiche e così via.

Ad esempio, per un circuito di controllo del motore

operante nell’intervallo di potenza di 2 KW, Rutronik

Power offre moduli IGBT e unità di controllo apposi-

tamente progettate, oltre a microcontrollori, moduli di

azionamento, dissipatori e connettori a spina. Nell’am-

bito dei semiconduttori di potenza, la società propone

l’intera gamma, dai componenti discreti a quelli alta-

mente integrati, dagli integrati ai moduli di potenza.

Inoltre, essa è in grado di offrire tutti gli altri compo-

nenti richiesti per una data applicazione – attivi, elet-

tromeccanici e passivi. In altre parole, Rutronik Power

può fornire circa il 98% dei componenti presenti su

una scheda PCB. Questo concetto è valido anche per

altre tipologie di prodotto quali i connettori ad alta cor-

rente fino a 1000A o i supercondensatori fino a 3400

farad/cella.

Fig. 2 – I MOSFET in carburo di silicio (SiC) di STMicroelectronics grazie ai bassi valori

di RDS(on) e alle elevate prestazioni di commutazione permettono di realizzare

sistemi efficienti e compatti