Controlador de diodo ideal high-side para automoción con protección contra inversión de polaridad

Toshiba Electronics Europe GmbH ha introducido el TPD7110F, un controlador de diodo ideal high-side diseñado para garantizar un control seguro de la ruta de alimentación en sistemas automotrices como BCM, BMS y head-up display, con protección integrada contra la inversión de polaridad y función de bloqueo de corriente inversa.

Control de la ruta de alimentación en sistemas automotrices redundantes
Las arquitecturas electrónicas automotrices requieren cada vez más líneas de alimentación redundantes para cumplir con los requisitos de seguridad funcional y mejorar la disponibilidad del sistema. En este contexto, los controladores de diodo ideal se emplean para gestionar múltiples líneas de alimentación reduciendo las pérdidas de conducción en comparación con las soluciones basadas en diodos discretos.

El TPD7110F está destinado a aplicaciones como módulos de control de carrocería (BCM), sistemas de gestión de baterías (BMS) y head-up display (HUD) para parabrisas, donde se necesitan conmutación controlada y aislamiento de fallos. El dispositivo integra una protección contra la inversión de polaridad para prevenir daños debidos a conexiones incorrectas de la batería, una condición posible durante operaciones de mantenimiento o sustitución.

La combinación entre protección contra inversión y bloqueo de la corriente inversa permite la implementación de configuraciones de alimentación redundantes en las redes de distribución automotrices.

Arquitectura de diodo ideal con MOSFET externo
El dispositivo controla un MOSFET externo de canal N mediante una bomba de carga integrada con condensador interno, logrando un comportamiento de diodo ideal de baja pérdida en el lado high-side de la línea de alimentación.

La monitorización de la tensión drenador-fuente (VDS) del MOSFET permite detectar condiciones de corriente inversa. Cuando se identifica una diferencia de tensión inversa, el controlador interrumpe el flujo de corriente desde la carga hacia la batería, evitando rutas de descarga no deseadas y mejorando la contención de fallos.

En sistemas que requieren flujo bidireccional de corriente, por ejemplo para permitir la acumulación de energía en la batería, la función de bloqueo de corriente inversa puede desactivarse.

Combinando el dispositivo con MOSFET conectados back-to-back también es posible realizar un interruptor de carga ON/OFF controlado electrónicamente, ampliando la flexibilidad en el diseño de la distribución de potencia automotriz.

Tamaño reducido para diseños de PCB de alta densidad
El TPD7110F está disponible en el encapsulado PS-8 de Toshiba, con dimensiones de 2,9 mm × 2,8 mm. Según la empresa, esta solución reduce el área de montaje aproximadamente en un 50 % en comparación con los encapsulados MSOP-8 convencionales.

La integración del condensador de la bomba de carga elimina la necesidad de componentes externos adicionales, reduciendo el número total de componentes y favoreciendo diseños de PCB de alta densidad. Este aspecto es relevante en módulos como BCM y HUD, donde el espacio disponible en la placa es limitado.

Corriente de reposo reducida para la gestión energética
El consumo de corriente representa un parámetro crítico en las unidades electrónicas automotrices, en particular en los sistemas conectados permanentemente a la batería. El controlador presenta una corriente operativa típica de 100 µA y una corriente en modo standby típica de 2 µA. Estos valores contribuyen al balance energético global del vehículo y reducen el consumo parásito con el vehículo apagado.

Integración en arquitecturas de alimentación automotrices
En comparación con las soluciones OR-ing basadas en diodos Schottky, los controladores de diodo ideal con MOSFET externo permiten reducir la caída de tensión directa y la disipación de potencia asociada, especialmente a corrientes de carga elevadas. De ello se derivan mejores prestaciones térmicas y mayor eficiencia en sistemas automotrices de 12 V y 24 V.

Al integrar protección contra inversión de polaridad, detección de corriente inversa mediante la monitorización de VDS y un encapsulado compacto, el TPD7110F responde a los requisitos típicos de las arquitecturas de alimentación automotrices redundantes, manteniendo al mismo tiempo un bajo consumo de corriente en reposo.

Según Toshiba Electronics Europe GmbH, el dispositivo está destinado a respaldar el desarrollo de subsistemas de alimentación compactos, de bajas pérdidas y alta fiabilidad para las plataformas de movilidad de nueva generación.

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