Les concepteurs électroniques automobiles sont confrontés à de nombreux défis techniques au cours du processus de conception du système, au premier rang desquels est de protéger les bus et les circuits d'une variété de risques électriques. Quelques exemples de ces dangers électriques : les décharges électrostatiques (ESD), les pics de commutation, le lancement du démarreur, les coupures de l’alimentation électrique, l'interruption de la bobine d'allumage et la détérioration du champ de l'alternateur.
Toutes ces impulsions sont incluses dans la norme ISO 7637-2 et sont des transitoires définis par l'industrie. Surmonter ces surtensions transitoires qui ont la capacité d'endommager et de désactiver les unités de commande du véhicule, l'électronique de l'infodivertissement, les capteurs, les injecteurs, les soupapes et les moteurs est l'un des défis les plus difficiles du processus de conception.
Les communications entre les différents composants du véhicules reposent depuis longtemps sur un certain nombre de bus différents pour communiquer des informations entre les systèmes et Littelfuse est le fournisseur de confiance des diodes et des barrettes de suppression de tensions transitoires (TVS) pour protéger ces systèmes depuis des années. Parmi ces bus, on trouve le LIN (Local Interconnect Network) : un protocole réseau de série utilisé pour la communication entre les composants dans les véhicules et le bus du réseau de zone de commande (CAN) : une norme de véhicule conçue pour permettre à des microcontrôleurs et périphériques de communiquer les uns avec les autres à l'intérieur d'un véhicule sans recourir à un ordinateur hôte. Les deux ont une vitesse relativement faible, respectivement 40 kbits/s et 1 Mbits/s. Pour activer les capacités multimédia et les caméras d'aide au conducteur, un bus avec une plus grande vitesse a été nécessaire et c'est là où Ethernet (avec certaines des nouvelles voitures utilisant un Ethernet à 100 Mbps basé sur bus sur la plate-forme BroadR-Reach®), ainsi que les ports de données USB (Universal Serial Bus), qui sont utilisés pour fournir des informations et des divertissements(infotainment) aux passagers des véhicules, sont intervenus.
Les avantages du réseau Ethernet comprennent la réduction des coûts de câblage et une meilleure adaptation aux nouveaux besoins de forte bande passante, comme indiqué ci-dessus. Les normes énoncées dans la norme IEEE 802.1 et 802.3 définissent la technologie Ethernet et ont permis le développement de nouvelles normes et spécifications (accès à la couche physique et au support) qui ont permis aux protocoles Ethernet d'évoluer et de répondre aux exigences élevées des réseaux modernes. La technologie Ethernet est bien établie et bien comprise en dehors de l'environnement automobile et il est logique de mettre la technologie au service de l'automobile.
Ces nouveaux ports de données USB, ainsi que l'adoption d'Ethernet, s'accélèrent rapidement dans les systèmes électroniques automobiles en raison de l'augmentation des voitures connectées sécurisées et la forte demande subséquente de transport des données. Ces bus doivent être protégés de l'environnement électrique de l'automobile tout comme les bus et les ports plus anciens nécessitaient d'être protégés contre les pointes de tension transitoires. Les solutions devront avoir notamment des temps de réponse très rapides et des valeurs RDYN faibles (conduisant à des tensions de blocage faibles), une plus faible capacitance et un faible courant de fuite. Les diodes et les barrettes de suppression de tensions transitoires (TVS) de Littelfuse sont des solutions idéales pour protéger ces nouveaux ports de données et bus Ethernet des diverses menaces de tension transitoires énumérées ci-dessus. Les diodes et les barrettes TVS peuvent répondre à des événements de surtension plus rapidement que la plupart des autres types de dispositifs de protection de circuit et sont proposés dans une variété de formats de cartes de circuits montés en surface. Les dispositifs TVS sont généralement placés aussi proche que possible du connecteur de port. Lorsqu'un événement transitoire se produit, la jonction de diode TVS a un effet « avalanches », fournissant un chemin à faible impédance pour détourner le courant transitoire à la terre sans faire subir de dommages à l'appareil et limite la tension (souvent appelé dispositif « de verrouillage ») à un niveau que les composants et les processeurs du circuit peuvent supporter. En plus de la nécessité de se protéger contre les événements transitoires, l'intégrité du signal du paquet de communications doit être maintenu, de sorte qu'il est nécessaire que ces dispositifs TVS aient une très faible capacitance.
Littelfuse offre la plus large gamme de diodes et de barrettes TVS (qui sont certifiées AEC-Q101) sur le marché pour aider les concepteurs de systèmes électroniques automobiles à protéger les circuits d'événements transitoires. Comme avec les anciens composants de diodes et barrettes de protection TVS de Littelfuse, toutes les offres pour les nouveaux dispositifs de protection de bus répondent à la norme de qualité de l'industrie des semiconducteurs discrets (AEC-Q101) et sont disponibles pour résoudre tous les problèmes transitoires. Les lignes de produits SP3012, SP3014 et SP3022 sont spécifiquement destinées aux nouveaux bus Ethernet et ports de données USB (figure 1) dans les automobiles.
Figure 1. Schéma de protection standard pour un port USB 2.0
La faible capacitance en charge (inférieure à 1pF) est parfaite pour la protection des lignes de signaux à haute vitesse telles que USB2.0 et Ethernet 1Gb avec une résistance dynamique extrêmement faible (la série SP3012 et SP3014 offre la résistance dynamique la plus faible sur le marché en produisant la tension de verrouillage la plus basse pour des performances de verrouillage exceptionnelles) afin de protéger les jeux de puces State of the Art les plus sensibles contre les transitoires des décharges électrostatiques. Les courants de fuite peu élevés sont également un atout et la décharge au contact varie de +\- 12kV à +\- 20kV. Les offres sont disponibles dans une variété de composants standard montés en surface (figure 2) qui permettent un acheminement et un placement efficaces de la carte de circuit imprimé.
Figure 2 Boîtiers à montage en surface de composants TVS
Lors de la sélection de diodes TVS, certains paramètres importants à prendre en compte incluent la tension inverse d'avalanche (VR), le courant de pulsation de crête (IPP) et la tension de verrouillage maximale (VC max). Parmi les fonctionnalités des diodes TVS de Littelfuse, citons une faible résistance incrémentale aux surtensions, la disponibilité des polarités unidirectionnelles et bidirectionnelles, des tensions inverses d'avalanche de 5 V à 495 V et des puissances de crête nominales de 400 W à 30 kW. Consultez le guide de sélection des diodes TVS, la note concernant les applications des diodes TVS de l'automobile et le guide de sélection des diodes barrettes et TVS certifiées AEC-Q101 pour en apprendre davantage sur la façon de sélectionner ces dispositifs et pour afficher l'offre complète de diodes TVS de Littelfuse dans les paquets à montage en surface et les paquets à broches radiales standard. (Figure 3)
Figure 3 Diodes TVS automobiles dans les paquets standard du secteur
Littelfuse fournit depuis longtemps à l'industrie automobile des solutions de confiance pour aider à protéger les éléments électroniques automobiles sensibles dans quatre catégories principales de systèmes de véhicules : la sécurité, les performances et les émissions, le confort et la commodité et les véhicules hybrides. Littelfuse accompagne ses produits de plus de 80 ans d'expertise dans la protection de circuit et la connaissance des applications développées par la collaboration avec ses clients leaders de l'industrie. Travailler avec des concepteurs pour fournir des diodes et des barrettes de suppression de tensions transitoires (TVS) avec une tension de verrouillage très faible, plusieurs formats de paquet et une durée de vie illimitée a renforcé la position de Littelfuse en tant que fournisseur de confiance de produits TVS aujourd'hui et pendant encore de nombreuses années.
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