Los diseñadores de electrónica del automóvil se enfrentan a varios desafíos técnicos durante el proceso de diseño del sistema, lo más destacado entre esos desafíos es la protección de buses y circuitos de una variedad de peligros eléctricos. Los ejemplos de estos peligros eléctricos incluyen: descarga electroestática (ESD), picos de tensión, arranque, descarga, interrupción de la bobina de encendido, y decaimiento de campo del alternador.
Todos estos pulsos están incluidos en el estándar ISO7637-2 y son transitorios definidos por la industria. Superar estos temas transitorios que tienen la capacidad de dañar y desactivar las unidades de control del vehículo, la electrónica de infoentretenimiento, sensores, inyectores, válvulas y motores es uno de los desafíos difíciles del proceso de diseño.
Las comunicaciones entre los diferentes componentes en los vehículos ha dependido desde hace tiempo en un número de diferentes buses para comunicar información entre sistemas, y Littelfuse ha recibido la confianza como proveedor de diodos de supresión de tensión transitoria (TVS, por sus siglas en inglés) y matrices para proteger estos sistemas durante años. Entre estos buses está la red de interconexión local (LIN): un protocolo de red serial usado para comunicación entre componentes en vehículos y el bus de la red del área de campus (CAN): un vehículo estándar diseñado para permitir que los microcontroladores y dispositivos se comuniquen entre sí dentro de un vehículo sin necesidad de una computadora anfitriona. Ambos tienen velocidad relativamente baja, 40kbits/s y 1Mbit/s respectivamente. Para posibilitar la capacidad multimedia y las cámaras de asistencia al conductor, era necesario un bus con mayor velocidad, que es donde aparece Ethernet (con algunos de los autos más nuevos usando un bus de Ethernet de 100M bps en la plataforma BroadR-Reach®), además de los puertos de datos Bus de Serie Universal (USB, por sus siglas en inglés), que se usan para brindar “información” y “entretenimiento” (infoentretenimiento) a los pasajeros del vehículo.
Las ventajas de Ethernet incluyen costos reducidos de cableado y están mejor adaptados a los nuevos requisitos de ancho de banda mencionados antes. Los estándares delineados en IEEE 802.1 y 802.3 definen la tecnología Ethernet y han posibilitado el desarrollo de más estándares y especificaciones (acceso a los medios y capa física) que han permitido que los protocolos de Ethernet evolucionen y se mantengan al rimo con las demandas extensivas de las redes modernas. La tecnología Ethernet está bien posicionada y comprendida fuera del entorno automotor y solo tiene sentido si la usamos para incluir tecnología en los automóviles.
Estos nuevos puertos de datos USB, junto con la adopción de Ethernet, están rápidamente acelerando los sistemas electrónicos del automotor debido a un aumento en automóviles conectados seguros y la alta demanda subsiguiente del transporte de datos. Estos buses tienen que estar protegidos del entorno eléctrico del automóvil de la misma manera que los puertos y buses más viejos necesitaban protección de picos transitorios de tensión. Las soluciones deberán tener características incluyendo tiempos de respuesta muy rápidos y valores RDYN bajos (que resultan en tensiones de fijación bajas), capacitancia más baja y corriente de fuga baja. Las matrices y diodos de supresión de tensión transitoria (TVS, por sus siglas en inglés) de Littelfuse son las soluciones ideales para la protección de estos nuevos puertos de datos y buses de Ethernet de diferentes tipos de amenazas de tensión transitoria enumerados arriba. Las matrices y diodos de TVS pueden responder a eventos de sobretensión de manera más rápida que la mayoría de otros tipos de dispositivos de protección de circuitos y se ofrecen en una variedad de formatos de panel de circuito montados en la superficie. Po lo general, los dispositivos TVS se colocan tan cerca del conector del puerto como sea posible. Cuando ocurre un evento transitorio, la unión del diodo TVS se precipita, ofreciendo una ruta de impedancia baja para desviar la corriente transitoria a tierra sin sostener un daño al dispositivo y limita la tensión (a menudo conocido como dispositivo de "fijación") a un nivel que los procesadores y componentes del circuito pueden sobrevivir. Además de la necesidad de protegerse contra los eventos transitorios, la integridad de la señal del paquete de comunicación debe mantenerse, creando la necesidad de que estos dispositivos TVS tengan una capacitancia muy baja.
Littelfuse ofrece la gama más amplia de matrices y diodos TVS (que tienen calificación AEC-Q101) en el mercado para ayudar a los diseñadores de sistemas electrónicos automotores a proteger los circuitos de eventos transitorios. Al igual que con los componentes anteriores de matrices y diodos de protección TVS de Littelfuse, toda las ofertas para los dispositivos de protección de bus más nuevos cumplen con el estándar de calidad de la industria para semiconductores discretos (AEC-Q101) y disponibles para resolver problemas transitorios. Específicamente pensados para los puertos de datos USB y buses Ethernet más nuevos (Figura 1) en vehículos, tenemos las líneas de productos SP3012, SP3014, y SP3022.
Figura 1. Esquema de protección estándar para un puerto USB 2.0
La capacitancia baja de carga (sub 1pF) los convierte en ideales para proteger líneas de señal de alta velocidad tal como USB 2.0 y Ethernet de 1Gb con una resistencia dinámica extremadamente baja (las series SP3012 y SP3014 ofrecen la resistencia dinámica más baja en el mercado produciendo la tensión de fijación más baja para rendimiento de fijación excepcional) para proteger los conjuntos de chips más innovadores y sensibles en contraposición a los transitorios ESD. Las corrientes de dispersión bajas son también un agregado y la descarga de contacto varía desde +\- 12kV a +\- 20kV. Las ofertas vienen en una variedad de dispositivos de montaje de superficie estándar de la industria (Figura 2) que posibilitan la colocación y enrutado eficiente de la tarjeta de circuito impreso.
Figura 2 Paquetes de montaje en superficie de componentes de TVS
Cuando se seleccionan los diodos TVS algunos parámetros importantes a tener en cuenta incluyen la tensión inversa espaciada, la corriente de pulso pico y la tensión de fijación máxima (VC máx.) Los ejemplos de capacidades de los diodos TVS de Littelfuse incluyen resistencia de sobretensión incremental baja, la disponibilidad de polaridades direccionales y unidireccionales, tensiones inversas espaciadas que varían de 5V a 495V, y clasificaciones de potencia pico de 400W a 30KW. Consulte la guía de selección de diodos TVS, la Nota de Aplicación de Diodos TVS para Vehículos, y la Guía de selección de matrices de diodos y TVS con clasificación AEC-Q101 para conocer más sobre cómo seleccionar estos dispositivos y para visualizar la oferta completa de diodos TVS de Littelfuse en paquetes montados en superficie y cable axial estándar en la industria. (Figura 3)
Figura 3 Diodos TVS para vehículos en paquetes estándar en la industria
Littelfuse ha provisto desde hace mucho tiempo a la industria automotriz con soluciones confiables para ayudar en la protección de electrónica sensible para automotores en cuatro categorías principales de sistemas para vehículos: seguridad, rendimiento y emisiones, comodidad y conveniencia y vehículos híbridos. Littelfuse respalda sus productos con más de 80 años de conocimiento sobre protección de circuitos y conocimiento de aplicación desarrollado mediante la colaboración y trabajando con sus clientes líderes en la industria. El trabajo con diseñadores para proveer matrices y diodos (TVS) de supresión de tensión transitoria con baja tensión de sujeción, múltiples tamaños de paquetes y vida útil ilimitada ha confirmado a Littelfuse como el proveedor de confianza de productos TVS durante varios años en el futuro.
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