La crescente diffusione di sistemi Start&Stop nelle autovetture di recente produzione, così come le sempre più severe norme anti inquinamento si riflettono nella necessità che i dispositivi elettronici presenti nelle automobili garantiscano un opportuno funzionamento anche a basse tensioni di batteria. La tensione di batteria, infatti, diminuisce ogni qual volta il motore viene avviato. In molti casi i dispositivi elettronici vengono alimentati e attivati prima della effettiva messa in moto, per poi essere disattivati e riattivati nuovamente, trascorsa la fase di avviamento. Generalmente, i comuni dispositivi elettronici sviluppati per applicazioni automotive non garantiscono la piena funzionalità a livelli di batteria inferiori a quelli nominali, come invece richiesto in fase di avviamento. L’esigenza di uno standard che regoli la funzionalità in tali condizioni operative ha spinto le maggiori case automobilistiche europee, fra le quali Audi, Bmw, Porsche e Volkswagen, a definire una norma, la cosiddetta LV 124, che determini e cataloghi il comportamento dei dispositivi elettronici in caso di cosiddetti “buchi di tensione”. Per soddisfare le condizioni previste dalla norma LV 124, STMicroelectronics ha arricchito il già ampio portafoglio prodotti relativo agli High Side Driver con cinque nuovi dispositivi, compatibili con il funzionamento a bassa batteria: tali dispositivi, realizzati in tecnologia VIPowerM0-7, coprono un ampio range di utilizzo e garantiscono l’operatività fino a tensioni di batteria pari a 2,85/3 V senza l’ausilio di componenti esterni - in genere necessari per mantenere attivi i circuiti elettronici anche durante la partenza a freddo. Questa caratteristica rende i cinque dispositivi dedicati pienamente compatibili con quanto specificato dalla norma LV 124, che prevede due differenti condizioni: avvio a freddo (cold start); avvio a caldo (generalmente ripartenza automatica nei sistemi Start&Stop).
Operatività in condizioni critiche
Da un’analisi dei requisiti imposti dalla norma appare evidente che la condizione di test più stringente sia il “test pulse severe” in condizioni di cold cranking. La condizione di severe cold cranking è la condizione più critica: il dispositivo deve infatti rimanere acceso fino a una tensione di batteria minima di VT=3,2 V, seppure per intervalli di tempo molto brevi. I cinque High Side Driver di STMicroelectronics compatibili con la specifica LV 124 sono caratterizzati da una cosiddetta tensione di batteria minima di cranking minore di 3,2 V come richiesto dalla norma LV 124. Analogamente agli altri prodotti sviluppati da STMicroelectronics e realizzati in tecnologia VIPower, i cinque dispositivi compatibili con la LV 124 offrono una ampia gamma di funzionalità e protezioni, come la limitazione di potenza, la limitazione di corrente e un current sense analogico ad alta precisione. I due dispositivi assemblati in PowerSSO-12, ovvero il doppio canale 50 mΩ e il doppio canale 140 mΩ, offrono inoltre un risparmio in termini di occupazione di Pcb di circa il 40% rispetto a dispositivi confrontabili, proposti dai principali competitori. Nella Fig. 2 è mostrato il comportamento del VN7003AH, visibile tramite oscilloscopio, mentre pilota una comune lampada H7 (55W). La tensione di batteria (segnale azzurro) viene forzata secondo il profilo specificato dalla norma LV 124, portandosi da 11 V a 5 V per poi oscillare fra 6 V e 8 V, dopo aver toccato il valore minimo di batteria pari a 3,2 V, mantenuto per un breve intervallo di tempo (≤ 19ms). Come evidente dalla Fig. 2, il VN7003AH si mantiene attivo durante tutta la durata dell’evento di cranking e l’uscita, in questo caso rappresentata dalla Vout (segnale rosa) e dalla Iout (segnale arancione) segue il segnale di batteria, riproducendo il profilo imposto dalla norma LV 124.
