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Soluciones de supervisión para electrónica en vehículos

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Artículo sobre las posibles soluciones de supervisión en la industria automovilística escrito por Hans Adams, Manager de Semiconductores del Centro de Soporte de Ricoh Europe

Hans Adams, Manager de Semiconductores del Centro de Soporte de Ricoh EuropeLos actuales vehículos incluyen numerosos circuitos electrónicos destinados a una amplia variedad de aplicaciones de automoción. Todos estos dispositivos requieren una fuente de alimentación específica para poder operar con normalidad, pero ¿qué sucede si dicha fuente falla por cualquier motivo?

Incluso cuando la fuente de alimentación funciona de manera regular puede suceder que el software para procesar las aplicaciones se cierre y la propia aplicación deje de rendir. Estos fallos pueden provocar situaciones críticas, especialmente si los circuitos forman parte de los sistemas de seguridad o gestión de motor.

Las soluciones de supervisión ayudan a solventar estos problemas al comprobar si la alimentación opera adecuadamente (en el rango de tensión especificado). También se encargan de monitorizar el funcionamiento del procesador de aplicaciones.

Este pequeño artículo presenta dos soluciones de supervisión que los ingenieros electrónicos pueden incorporar en el diagrama de circuito a la hora de mejorar la fiabilidad y la seguridad de la aplicación.

En primer lugar, la figura del R5114 / R5115 de Ricoh muestra una solución completa con un regulador de voltaje de 250 mA, un detector de tensión y temporizador window watchdog. Este circuito integrado supervisa los circuitos mediante un seguimiento continuo de la tensión de salida y la operación del procesador.

Soluciones de supervisión para electrónica en vehículosEl regulador de voltaje alcanza una precisión de tensión de salida del 1.6 por ciento en el rango de temperatura de trabajo entre los -40 y los +125 °C, mientras que el detector de tensión se conecta internamente al pin de voltaje de salida del regulador y comprueba si la tensión cae por debajo de un límite especificado. En cuanto este límite se sobrepasa, el detector proporciona una señal de reinicio (reset) al procesador de aplicación tras un periodo de pausa, que se puede establecer usando un condensador externo.

Un temporizador watchdog (WDT) o Computer Operating Properly (COP) es un programador electrónico que detecta y resuelve fallos de funcionamiento del procesador. Durante la operación normal, el procesador reinicia con regularidad el temporizador watchdog para evitar problemas de sincronización. En caso de que el procesador falle a la hora de reiniciar el temporizador watchdog, como consecuencia de un error de hardware o software, genera una señal de reinicio para el procesador. Esto supone que los pulsos de reloj sólo permanecen disponibles con una ratio superior.

El R5115 tiene unos controles adicionales, un pin de inhibición que deshabilita el temporizador watchdog y un circuito inteligente que monitoriza la corriente de salida del regulador de tensión. Si el procesador se encuentra en modo sleep, el consumo de corriente cae por debajo de un límite e inhabilita automáticamente el temporizador watchdog.

Existen tres versiones disponibles de productos para las soluciones de supervisión

  1. Con corriente de salida mínima ajustable mediante el uso de una resistencia externa.
  2. Con corriente de salida mínima fija.
  3. Sin corriente de salida mínima.

Soluciones de supervisión para electrónica en vehículosPor otro lado, el circuito integrado de supervisión avanzado R3152, es un detector de tensión window que opera con hasta +42 V y se puede agregar a reguladores de tensión y convertidores DC-DC.

Los detectores de tensión convencionales operan en un entorno de bajo voltaje y, por lo tanto, suelen estar alimentados desde un regulador LDO o convertidor DC-DC. El problema aquí radica en el supuesto caso de fallo de suministro, ya que el detector no puede funcionar de modo apropiado y, como consecuencia, no se puede iniciar la señal de reinicio al procesador.

Una posible solución es un regulador de tensión interno en el circuito integrado que alimente directamente al detector de voltaje desde un terminal de batería. En esta alternativa, la operación no depende tanto del LDO o convertidor DCDC, contribuyendo a que el circuito sea más fiable. Además, las dos salidas open drain individuales se pueden usar de forma conjunta o independiente al reiniciar el procesador, monitorizando las condiciones de subida y bajada de tensión con una precisión de ±0.5 por ciento.

La figura del circuito ilustra no sólo la fiabilidad y la seguridad, sino también la flexibilidad de estos dispositivos de supervisión, que muy pronto serán compatibles con el estándar AEC-Q100 para electrónica de automoción.

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