Comment construire une meilleure unité de commande automobile avec des suppresseurs de tension transitoire compacts

Avec la sortie du nouveau suppresseur de tension transitoire (TVS) à faible capacité qualifié pour l’automobile ESDCAN03-2BM3Y, STMicroelectronics offre une solution compacte de protection pour les interfaces CAN, CAN-FD, FlexRay et USB dans les voitures.

Ceci est particulièrement pertinent pour les unités de commande électronique (ECU) automobiles et les systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS). Le téléviseur ESDCAN03-2BM3Y de 1,1 mm x 1,0 mm permet d’économiser 75 % ou plus de l’espace PCB requis par les téléviseurs conventionnels dans les boîtiers SOT23-3L et SOT323-3L.

En plus de sa petite taille, l’ESDCAN03-2BM3Y bénéficie d’une température de jonction maximale tolérante à la chaleur de 175°C, permettant son utilisation dans tout le véhicule plutôt que seulement dans des zones plus tempérées.

Ces améliorations suggèrent la possibilité de développer de meilleurs calculateurs automobiles et systèmes ADAS. Nous avons donc posé quelques questions à Jean Garcia, ingénieur produit senior de STMicroelectronics.

Design News : En quoi l’ESDCAN03-2BM3Y est-il différent de son prédécesseur ?

Jean Garcia : L’ESDCAN03-2BM3Y est le premier membre de notre série ESDCAN à être logé dans un si petit boîtier DFN1110 :

Par rapport à la génération précédente, nous avons amélioré les performances des tensions de serrage en utilisant une nouvelle technologie dérivée de celles destinées au segment de marché exigeant des smartphones.

Ceci est important pour réduire la tension de serrage de la protection des émetteurs-récepteurs CAN, car les dernières technologies les plus fines utilisées pour les émetteurs-récepteurs à grande vitesse sont plus vulnérables aux décharges électrostatiques.

Les cartes haute densité, en raison d’un contenu électronique accru (ADAS, conduite autonome, électrification et nouvelle architecture E/E), rendent le couplage ESD plus facile que sur les cartes standard.

Il est très important sur de telles cartes d’empêcher la surtension ESD de se propager dans les circuits en fixant les pointes aussi près que possible du point d’entrée et en maintenant la tension de serrage résiduelle aussi basse que possible.

DN : Quels sont les avantages de ce petit téléviseur pour la construction de calculateurs automobiles et de systèmes ADAS ?

Jean Garcia: Les mégatendances ADAS créent un énorme besoin de détection et de calcul. Cela signifie qu’au point de fusion du capteur, sur la même carte, vous aurez des dizaines d’entrées de capteur combinées à des processeurs et des puces de calcul hautes et rapides. Certains ECU comme les unités de contrôleur de domaine ou l’unité de contrôleur de véhicule intègrent des dizaines de ports CAN sur des cartes de taille A5.

DN : Quelle est l’importance de la possibilité de protéger également les bus FlexRay et USB ?

Jean Garcia : La faible capacité de notre appareil offre une grande polyvalence. Avec le même numéro de pièce, vous pouvez protéger CAN, FlexRay et même USB ou Ethernet (côté émetteur-récepteur). Cela simplifie la nomenclature.

DN : Quelle flexibilité la cote haute température donne-t-elle à l’OEM ?

Jean Garcia : Permettez-moi de citer un article du blog de STMicrolectronics : « L’ESDCAN03-2BM3Y se distingue également dans les mesures de fiabilité car ST a certifié une température de jonction de 175 ºC. Le nombre lui-même peut sembler vantard puisque rien dans la voiture n’atteindra ce nombre. Cependant, la raison pour laquelle nous continuons d’offrir une telle évaluation est de nous assurer que nous répondons à chaque profil de mission actuellement appliqué. Les ingénieurs n’auront pas à demander à ST d’effectuer plus de tests de fiabilité, et ils n’auront pas de surprises. Nous avons déjà effectué des benchmarks à des températures qui dépassent ce que recherche l’industrie. En conséquence, les entreprises sauront rapidement si le composant répondra à leurs exigences.

Nous avons effectué tous nos tests de fiabilité à 175°C offrant un facteur d’accélération bien meilleur que de les faire à 150°C. On émule donc avec 1000h de HTRB réalisée à 175°C par exemple un temps actif bien plus long qu’à 150°C.

Cela signifie que lorsqu’un Tier1 nous demande de confirmer si nous passons leurs propres profils de mission spécifiques pour leur projet ou application spécifique, 99,99 % du temps, nous disons « oui » sans avoir à effectuer des tests de fiabilité supplémentaires. Nous fournissons des réponses immédiates et pouvons passer à l’étape suivante. 1000h supplémentaires signifieraient un autre délai de six semaines.

Et pour les applications à température critique comme la recirculation des gaz d’échappement, les catalyseurs d’oxydes d’azote ou la boîte de vitesses pouvant parfois dépasser la norme de 150°C, notre série ESDCAN est préférée.

DN : Comment la batterie est-elle faiblement épuisée par rapport aux appareils précédents ?

Jean Garcia : C’est la référence de notre série. La plupart des membres ESDCAN ont un courant de fuite de 100 nA max. ESDCAN03-2BM3Y (avec ESDCAN04-2BxY) est évalué à 50 nA uniquement. Il est essentiel que les véhicules électriques minimisent le courant de fuite de chaque composant.

L’industrie automobile doit résoudre une équation compliquée. Le contenu électronique des voitures électriques (en raison de l’électrification mais aussi du niveau élevé de fonctionnalités ADAS) augmente le nombre de composants et donc la fuite globale de la batterie. Il est essentiel qu’un usager de retour de vacances puisse faire tourner sa voiture électrique laissée pendant trois semaines sur le parking d’un aéroport et rentrer chez lui. Cela nécessite un courant de fuite extrêmement faible de chaque composant.

DN : Enfin, comment les équipementiers automobiles peuvent-ils construire un meilleur système ADAS grâce à cet appareil ?

Jean Garcia : Il simplifie la vie des concepteurs et des ingénieurs PCB et rend la conception sûre et robuste, comme illustré par ce tableau.