Controllore diodo ideale high-side automotive con protezione da inversione

Toshiba Electronics Europe GmbH ha introdotto il TPD7110F, un controllore diodo ideale high-side progettato per garantire un controllo sicuro del percorso di alimentazione nei sistemi automotive come BCM, BMS e head-up display, con protezione integrata contro l’inversione di polarità e funzione di blocco della corrente inversa.

Controllo del percorso di alimentazione nei sistemi automotive ridondanti
Le architetture elettroniche automotive richiedono sempre più linee di alimentazione ridondanti per soddisfare requisiti di sicurezza funzionale e migliorare la disponibilità del sistema. In questo contesto, i controllori diodi ideali vengono impiegati per gestire più linee di alimentazione riducendo le perdite di conduzione rispetto alle soluzioni basate su diodi discreti.

Il TPD7110F è destinato ad applicazioni quali moduli di controllo della carrozzeria (BCM), sistemi di gestione della batteria (BMS) e head-up display (HUD) per parabrezza, dove sono necessari commutazione controllata e isolamento dei guasti. Il dispositivo integra una protezione contro l’inversione di polarità per prevenire danni dovuti a collegamenti errati della batteria, una condizione possibile durante operazioni di manutenzione o sostituzione.

La combinazione tra protezione da inversione e blocco della corrente inversa consente l’implementazione di configurazioni di alimentazione ridondanti nelle reti di distribuzione automotive.

Architettura a diodo ideale con MOSFET esterno
Il dispositivo pilota un MOSFET esterno a canale N tramite una pompa di carica integrata con condensatore interno, realizzando un comportamento a diodo ideale a bassa perdita sul lato high-side della linea di alimentazione.

Il monitoraggio della tensione drain-source (VDS) del MOSFET consente di rilevare condizioni di corrente inversa. Quando viene identificata una differenza di tensione inversa, il controllore interrompe il flusso di corrente dal carico verso la batteria, evitando percorsi di scarica indesiderati e migliorando il contenimento dei guasti.

Nei sistemi che richiedono flusso bidirezionale di corrente, ad esempio per consentire l’accumulo di energia nella batteria, la funzione di blocco della corrente inversa può essere disabilitata.

Abbinando il dispositivo a MOSFET collegati back-to-back, è inoltre possibile realizzare un interruttore di carico ON/OFF controllato elettronicamente, ampliando la flessibilità nella progettazione della distribuzione di potenza automotive.

Ingombro ridotto per layout PCB ad alta densità
Il TPD7110F è disponibile nel package PS-8 di Toshiba, con dimensioni pari a 2,9 mm × 2,8 mm. Secondo l’azienda, questa soluzione riduce l’area di montaggio di circa il 50% rispetto ai package MSOP-8 convenzionali.

L’integrazione del condensatore della pompa di carica elimina la necessità di componenti esterni aggiuntivi, riducendo il numero totale di componenti e favorendo layout PCB ad alta densità. Questo aspetto è rilevante in moduli come BCM e HUD, dove lo spazio disponibile sulla scheda è limitato.

Corrente di riposo ridotta per la gestione energetica
Il consumo di corrente rappresenta un parametro critico nelle centraline elettroniche automotive, in particolare nei sistemi collegati permanentemente alla batteria. Il controllore presenta una corrente operativa tipica di 100 µA e una corrente in standby tipica di 2 µA. Questi valori contribuiscono al bilancio energetico complessivo del veicolo e riducono l’assorbimento parassita a veicolo spento.

Inquadramento nelle architetture di alimentazione automotive
Rispetto alle soluzioni di OR-ing basate su diodi Schottky, i controllori diodi ideali con MOSFET esterno consentono di ridurre la caduta di tensione diretta e la dissipazione di potenza associata, in particolare a correnti di carico elevate. Ne derivano migliori prestazioni termiche ed efficienza nei sistemi automotive a 12 V e 24 V.

Integrando protezione da inversione di polarità, rilevamento della corrente inversa tramite monitoraggio VDS e package compatto, il TPD7110F risponde ai requisiti tipici delle architetture di alimentazione automotive ridondanti, mantenendo al contempo un basso consumo di corrente di riposo.

Secondo Toshiba Electronics Europe GmbH, il dispositivo è destinato a supportare lo sviluppo di sottosistemi di alimentazione compatti, a basse perdite e ad alta affidabilità per le piattaforme di mobilità di nuova generazione.

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