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OTTOBRE 2016
AUTOMAZIONE OGGI 393
AUTOMOTIVE
AO
Martin Moss (*)
Come
funzionerà
il dispositivo?
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Q
uando si tratta di scegliere un circuito integrato
per uso automobilistico, l’incognita più frequente
sul sistema di alimentazione riguarda non tanto le
specifiche tecniche quanto il modo in cui funzio-
nerà il dispositivo nel progetto finale. I dati riportati
nella scheda tecnica si riferiscono infatti alle prestazioni del circui-
to integrato, ma non forniscono indicazioni su come il dispositivo
funzionerà in un circuito chiuso o come interagirà con altri compo-
nenti del sistema. Questo aspetto è ancor più importante quando
occorre scegliere un’alimentazione front-end per un progetto
automobilistico. Il sistema di alimentazione, che si collega diretta-
mente alla batteria, deve offrire un’efficienza elevata, dimensioni
ridotte ed essere molto silenzioso. Ma perché è così?
Nelle automobili…
Una moderna automobile include numerose funzionalità per il
risparmio di carburante. Una di queste è il sistema start/stop, che
si attiva quando l’automobile si ferma e spegne il motore per ri-
sparmiare carburante quando la macchina è ferma in coda o al
semaforo. Un’altra condizione, chiamata avviamento a freddo,
comporta carichi elettrici simili per il sistema. L’avviamento del
motore impone un carico elevato al sistema, provocando una ca-
duta di tensione nella batteria.
In condizioni di start/stop o di avviamento a freddo la tensione
può abbassarsi drasticamente, raggiungendo un livello tale da
provocare un malfunzionamento del convertitore buck. In alcuni
casi può essere necessario implementare un convertitore boost
nel circuito per supportare il sistema. Progettando l’alimenta-
zione in modo tale da supportare cadute di tensione improvvise è
possibile evitare l’acquisto di un boost e risparmiare costi, spazio
e potenza associati all’uso di componenti aggiuntivi. Una combi-
nazione di duty cycle prossimo al 100%, tempo minimo di spegni-
mento molto breve e resistenza del transistor a effetto di campo
(FET) high-side a basso Rdson consente all’LM53635-Q1, nuovo
regolatore di Texas Instruments, di supportare cadute di ten-
sione a meno di 0,6 Volt in condizioni di pieno carico e massima
temperatura operativa, mantenendo la regolazione dei sistemi di
alimentazione a valle senza aggiungere ulteriori complessità di
progettazione.
La capacità di offrire sistemi di alimentazione a bassa interferenza
elettromagnetica (EMI) è sempre più importante a causa di vari
fattori, tra cui la crescente complessità dei cablaggi usati nelle
automobili e la grande quantità di nodi ECU aggiunti al sistema.
Ogni fascio di cavi e/o ogni unità ECU è in grado di generare ru-
more che può essere trasmesso attraverso l’automobile e influire
su altre applicazioni. Visto il crescente numero di applicazioni di
sicurezza, la capacità di offrire sistemi con interferenze elettroma-
gnetiche ridotte è fortemente auspicabile. Texas Instruments ha
utilizzato diverse tecniche in fase di progettazione dell’LM53635-
Q1 per ridurre al minimo le interferenze elettromagnetiche.
Una tecnica ha riguardato il progetto di layout del package, per
disporre e posizionare in modo ottimale i componenti passivi uti-
Figura 1 - Caduta di tensione per LM53635-Q1
Cosa bisogna considerare quando si progetta un sistema di alimentazione
per l’automotive? Ce lo spiega Texas Instruments