Illuminazione Led economica e affidabile

Apertura LITIX-Basic_SSOP-14

Nelle auto le funzioni dei Led diventano sempre più complesse e sofisticate. Ciò va di pari passo con i requisiti sempre più elevati di cui l'architettura dell'impianto elettrico del veicolo e le capacità diagnostiche devono disporre. Con l'aiuto di moderni driver per Led come quelli della famiglia LITIX basic di Infineon, è possibile rispondere con semplicità e flessibilità alle nuove sfide. Le soluzioni che prevedono l'uso di driver ad elevata integrazione riducono notevolmente il numero dei componenti esterni necessari, per un design compatto ed economico. Inoltre consentono opzioni di diagnostica flessibili per svariate applicazioni Led nell'auto e, nello specifico, non solo per applicazioni rilevanti per la sicurezza. Tipiche architetture per l'elettronica della carrozzeria utilizzate per l'illuminazione interna ed esterna dei veicoli consistono, a grandi linee, in un Bcm (Body Control Module), nel cablaggio e nelle sorgenti luminose. Le architetture per l'elettronica della carrozzeria utilizzate per il pilotaggio delle luci Led sono costruite in modo simile a quelle per le lampade a incandescenza ed alogene. Tuttavia, per il pilotaggio e la diagnostica dei Led sono necessarie soluzioni più intelligenti direttamente sulla sorgente luminosa, ovvero il Led. I Led devono essere pilotati con correnti regolate e costanti. L'applicazione di una tensione senza limitazione di corrente potrebbe provocare la distruzione dei Led. Oggi i Led nella parte frontale del veicolo vengono utilizzati, nella maggior parte dei casi, solo per alcune varianti di veicolo di una piattaforma. Persino nella parte posteriore, dove la penetrazione dei Led è già parecchio avanzata, la dotazione di luci completamente a Led di serie è la regola solo per poche piattaforme di veicoli. Per questo il Bcm dovrebbe supportare sia il pilotaggio di lampade ad incandescenza ed alogene tradizionali, sia di luci Led.


Diagnostica del carico rilevante per la sicurezza
L'esatta conoscenza della condizione di carico è particolarmente importante nel settore automobilistico, in quanto spesso si tratta di applicazioni rilevanti per la sicurezza. Mentre l'illuminazione interna a Led non è rilevante per la sicurezza, il funzionamento di un indicatore di direzione, ad es., deve essere invece rilevato in modo affidabile. Per tanti produttori di automobili la dotazione con luci Led resta ancora un optional, per cui il design del Bcm dovrebbe restare lo stesso. Da ciò deriva la necessità di disporre di un Bcm in grado di supportare sia lampade ad incandescenza, sia Led, e di garantire, per entrambe le versioni, una diagnostica efficace. I più frequenti casi di guasto sul lato carico sono: cortocircuito con collegamento diretto verso batteria o verso massa; interruzione del carico con guasto parziale o totale del modulo Led/della lampada a incandescenza; cortocircuito o interruzione dei cavi o dei connettori. Un cortocircuito verso batteria rappresenta un caso potenzialmente pericoloso, che viene tuttavia riconosciuto facilmente dal Bcm, il quale può disattivare la tensione di alimentazione del carico. L'elevata resistenza al cortocircuito degli interruttori high side oggi disponibili, associata a microcontrollori che reagiscono rapidamente, offre una buona protezione in questo tipo di guasto. Mentre la diagnostica del cortocircuito nel frattempo è diventata una procedura standard, il riconoscimento di un'interruzione del carico pone al sistema requisiti più elevati. Per constatare il verificarsi di interruzioni del carico con il software del microcontrollore, è necessario a volte raggiungere livelli di precisione elevati nel circuito diagnostico. In particolare nel caso del supporto sia di lampade a incandescenza che di Led di cui si è già parlato, questo può costituire un problema. Confrontiamo i tipici valori di corrente di soluzioni standard e soluzioni con Led negli esempi di luci anteriori e indicatori di direzione. Mentre il guasto di una singola lampada ad incandescenza provoca una variazione di corrente di diversi ampere, l'interruzione del carico nei Led genera una diminuzione di corrente sensibilmente inferiore. Ciò implica requisiti più elevati del sistema diagnostico.

Diagnostica sul Bcm o direttamente sul driver per Led
Le funzioni di illuminazione come la luce posteriore o quella dei freni si compongono di solito di diversi fasci di Led che vengono pilotati da un cavo comune. Se si guasta un singolo Led, si disattiverà solo un fascio e la corrente di carico della funzione di illuminazione non passa a zero. In questo caso la differenza fra pieno carico e carico ridotto può essere molto bassa (10 - 25 mA). Piccole variazioni di corrente di questo tipo non possono essere rilevate sul Bcm. Per consentire comunque una diagnostica del carico attraverso il Bcm, in caso di guasto di un fascio nel funzionamento delle luci devono essere disattivati diversi fasci o addirittura l'intero carico, per poter così giungere ad una variazione di corrente rilevabile dal Bcm. Una possibilità è rappresentata dal concept N-1 nel quale, in caso di interruzione di un fascio Led, dopo un tempo configurabile vengono disattivate anche tutte le altre catene (canali). Un'ulteriore possibilità è quella di eseguire la diagnostica e l'elaborazione direttamente sul modulo luce. Prerequisito in entrambi i casi è il riconoscimento sicuro del guasto nel carico Led. Mentre la diagnostica Led con una struttura discreta può essere realizzata solo con spese relativamente elevate, i moderni driver per Led integrati, come i driver di controllo della corrente della nuova famiglia LITIX Basic, offrono possibilità di diagnostica complete già integrate. I nuovi driver di controllo della corrente eseguono la diagnostica attraverso il monitoraggio delle tensioni Vps (tensione di alimentazione verso l'uscita) e Vout (tensione di uscita verso terra). In questo modo il driver può riconoscere per ogni uscita se è presente un carico aperto (Vps ≈ 0 V), ovvero una catena Led interrotta o un cortocircuito (Vout ≈ 0V) di una catena Led.

La famiglia LITIX Basic
LITIX è il nome della famiglia di driver per Led creata da Infineon per il settore automobilistico. Con le versioni LITIX Basic sono stati introdotti driver per Led concepiti appositamente per applicazioni di illuminazioni esterne con basse e medie tensioni. I driver per Led ad elevata integrazione riducono la complessità del sistema e migliorano l'affidabilità in applicazioni come gli indicatori di direzione, le luci posteriori, di arresto e per la retromarcia. La serie LITIX Basic offre una regolazione precisa della corrente grazie ad un ampio range di tensioni. Si compone di 15 driver scalabili e pin-compatibili con un numero di canali variabile da 1 a 3 per carichi di corrente da 60 a 180 mA. Di norma si tratta di correnti più che sufficienti per la luce posteriore, la luce dei freni e gli indicatori di direzione. Tuttavia, a volte per il fendinebbia posteriore e la luce di retromarcia si richiedono o si auspicano correnti più forti. Questi requisiti possono essere soddisfatti semplicemente collegando in parallelo diversi driver. Oltre a un'illuminazione Led stabile, priva di sfarfallio ed affidabile, alcuni driver LITIX Basic offrono funzioni di diagnostica avanzate per i carichi Led. Finora i design comuni dei Led utilizzavano una discreta resistenza nelle applicazioni di luci posteriori, per regolare la corrente e i Led. I driver LITIX Basic, invece, necessitano di un numero minore di componenti esterni e hanno un circuito Pwm integrato come optional, oltre a speciali funzioni di diagnostica. In questo modo è possibile ridurre il numero dei componenti esterni del 40% circa, limitando ugualmente fra l'altro i punti deboli, come le saldature difettose.
Tutti e 15 i componenti della serie LITIX Basic qualificata per il settore automotive utilizzano lo stesso alloggiamento (PG-SSOP-14EP) per semplificare l'adattamento del design, qualora i requisiti cambiassero e, ad esempio, fossero necessarie altre correnti di uscita. I driver LITIX Basic offrono in tutti i componenti funzioni di protezione contro il sovraccarico e la sovratemperatura nonché un ampio range di tensione in ingresso compreso fra 5,5 V e 40 V. Nelle versioni con funzioni di diagnostica integrate (ad esempio TLD2314EL) è possibile scegliere fra SC (cortocircuito), OL (carico aperto), anche in associazione ad un bus diagnostico (fra gli elementi costruttivi) nonché N-1 (bus diagnostico con spegnimento Led temporizzato) come opzione per la diagnostica di una catena Led (ad esempio TLD1315EL). In questo modo i driver LITIX Basic possono essere impiegati per una diagnostica centralizzata (diagnostica attraverso il Bcm), ma anche per concept decentralizzati direttamente sui moduli di illuminazione. Un'ulteriore opzione messa a disposizione dai driver LITIX Basic è l'unità Pwmi (Integrated Pulse Width Modulation) (ad esempio TLD1312EL). Con questa funzione è possibile realizzare ad esempio due diversi livelli di luce semplicemente con una sorgente luminosa, ad es. una combinazione di luce di arresto e luce posteriore.

Famiglia di driver per Led completa e scalabile
La famiglia LITIX Basic fa parte del portafoglio LITIX completo di driver per Led per applicazioni automobilistiche di Infineon. La serie LITIX Linear, concepita per Led con potenza da bassa a alta, va ad integrare i componenti per applicazioni low e medium power. I driver di controllo della corrente lineari monocanale della serie LITIX Linear possono gestire Led da 85 fino a 500 mA nonché Led di alta potenza con un massimo di 2,5 A tramite un transistor esterno. L'offerta viene completata dalla serie LITIX Power, composta da tre controller Dc/Dc monocanale e un converter monocanale, che supporta diverse topologie Dc/Dc.

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