Utilizzate i driver high-side intelligenti per evitare che esploda tutto

Lavorare per una società di semiconduttori è uno spasso. Sono felice di poter dire che ho lavorato per cinque di loro, senza contare la mia carriera di consulenza. Tutto è all'avanguardia o all'avanguardissima. Cavalchiamo sempre la cresta dell'onda. E lo eravamo soprattutto negli anni '90, nel Far West del mercato dei semiconduttori, quando i limiti esistenti venivano superati ogni settimana e le rivoluzioni della fisica dei semiconduttori sembravano magia pura.

Tutti sanno che, al tempo, tenevo un libro di citazioni. Una raccolta scritta di frasi e dialoghi tra i più divertenti (o strani) che abbia mai sentito nel mondo degli affari, tipo: "A che ora è la riunione delle 10?". I professionisti dei semiconduttori sanno partorire creature davvero insolite.

Come quella volta in cui un progettista di semiconduttori analogici si alzò durante una riunione con un cliente importantissimo e annunciò, con estrema lentezza: "Ho tre cose da dire. La prima non è importante. La seconda è una questione privata dell'azienda, quindi non la posso dire. E la terza me la sono dimenticata", quindi si sedette. Potete immaginarvi le facce intorno a quel tavolo.

I semiconduttori diventano più intelligenti, le persone a volte no

Talvolta i momenti più indimenticabili emergono dalle discussioni con chi si occupa di prodotti in fabbrica. Sono stato responsabile della programmazione di un piccolo driver high-side. Questi semiconduttori intelligenti, al tempo molto recenti, stavano iniziando a guadagnare terreno, perché facevano risparmiare moltissimo lavoro agli ingegneri. I driver high-side sono piccoli oggettini ingegnosi in grado di proteggere anche da guasti dei circuiti e dei dispositivi attraverso il rilevamento, ad esempio, di cortocircuiti.

Proprio durante l'epoca da Far West, ero a telefono con un ingegnere europeo per il controllo qualità. Ho imparato a rispettare gli ingegneri di QA: sono tra le persone più intelligenti di un'azienda. Il loro ruolo è indispensabile quando sono realizzati i primi campioni di un chip, in quanto sono loro a decidere i componenti che vanno bene o no. La conversazione con l'ingegnere fu questa:

Bill: "Allora, come procede il nostro ultimo driver high-side?"
QA: "Beh, c'è un problema con la protezione dai cortocircuiti".
Bill: "Eh? Che tipo di problema?"
QA (dopo una lunga pausa): "Il driver... esplode".
Bill: "COSA?!?!"
QA: "Ma non si preoccupi: abbiamo un altro modo per vedere se un componente funziona".
Bill: "Un momento, che modo? Cosa state...?"
QA (fiero): "Mettiamo in cortocircuito il componente. Se non esplode, funziona!!!"

Ho omesso il nome dell'azienda e del prodotto per proteggere il responsabile. Tanto lo so che mi stai leggendo. Più tardi, scoprii che mandavano in cortocircuito tutti i driver high-side inviati per i test, e a ogni driver esploso tutti gli ingegneri del controllo qualità esultavano e facevano un brindisi. Alcool e collaudi non dovrebbero mai andare a braccetto.

Ora, ogni volta che qualcuno parla di un driver high-side, sorrido.

I driver high-side di oggi sono ancora più intelligenti, e oltre alla protezione dai cortocircuiti sono in grado di rilevare guasti, come un collegamento aperto tra il carico e la terra e potenziali guasti termici.

Figura 1: ISO8200BQ di STMicroelectronics è fornito in un contenitore TFQFPN32 con un'ampia piazzola VCC, in grado di gestire 45 V a 5,6 A. Ciò permette al driver high-side ottale di fornire fino a 0,7 A a ciascuno degli otto canali. (Immagine per gentile concessione di STMicroelectronics)

STMicroelectronics ha sempre avuto una vasta gamma di driver high-side capaci di interfacciarsi con facilità alla maggior parte dei microcontroller. Ad esempio, ISO8200BQ è un driver high-side ottale più intelligente di alcune delle persone con cui lavoravo negli anni '90. Ciascuno degli otto canali ha una RDSon nominale di 0,11 Ω a 25 °C e può gestire 0,7 A a prescindere dal tipo di carico: induttivo, capacitivo o resistivo. E sì: ha una protezione dai cortocircuiti per evitare che esploda. Ogni canale dispone anche di una protezione da sovratemperatura in modo che non si surriscaldi.

ISO8200BQ si interfaccia con facilità alla porta a 8 bit della maggior parte dei microcontroller per il controllo indipendente di ciascun canale e richiede solo qualche componente esterno. ISO8200BQ è dotato di abilitazione dell'uscita globale (OUT_EN). Quando è bassa, disattiva tutte le uscite. Ciò incrementa la sicurezza dell'applicazione, permettendo al microcontroller di disattivare tutti i carichi. Utile in una situazione industriale per evitare che esploda tutto.

Il dispositivo è anche dotato di un segnale di carico (LOAD\) attivo basso che blocca tutti i dati presenti sui pin di ingresso IN[1:8] dei buffer logici dei canali. Quando il segnale LOAD\ è basso, i dati passano ai buffer logici degli otto canali. Quando LOAD\ sale, tutti i dati si bloccano nei buffer. Le uscite OUT[1:8] del driver high-side corrispondono allo stato dei buffer logici degli otto canali quando il segnale di sincronia (SYNC\) attivo basso scende, e gli stati del driver vengono bloccati quando SYNC\ sale.

Se sia LOAD\ che SYNC\ sono mantenuti sempre bassi, ISO8200BQ si comporta come un qualsiasi driver high-side e i segnali in IN[1:8] vengono riflessi immediatamente in OUT[1:8].

L'isolamento galvanico rende il tutto molto più sicuro separando elettricamente la parte logica a 5 V del dispositivo dalla parte a 48 V ad alta tensione del dispositivo. Ciò migliora l'affidabilità e la sicurezza del circuito.

Oggigiorno è facile pilotare carichi di qualsiasi tipo e se il dispositivo non esplode, allora funziona!

Informazioni su questo autore

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Bill Giovino è un ingegnere elettronico con un BSEE ottenuto a Syracuse University, ed è uno dei pochi ad essere passati con successo da progettista, a ingegnere delle applicazioni sul campo, al marketing tecnologico.

Da oltre 25 anni, Bill promuove le nuove tecnologie per un pubblico tecnico e non tecnico a nome di molte aziende, tra cui STMicroelectronics, Intel e Maxim Integrated. In STMicroelectronics, Bill ha contribuito a guidare i primi successi dell'azienda nel settore dei microcontroller. Con Infineon, Bill ha orchestrato i primi successi di progettazione di microcontroller dell'azienda nel settore automotive statunitense. In qualità di consulente di marketing per la sua società CPU Technologies, Bill ha aiutato molte aziende a trasformare prodotti di secondo grado in storie di successo.

Bill è stato uno dei primi ad adottare l'Internet delle cose, compresa l'integrazione del primo stack TCP/IP completo su un microcontroller. Bill è fedele al motto "Le vendite guidate dall'educazione" e tiene molto alla crescente importanza di comunicazioni chiare e ben scritte nella promozione di prodotti online. È moderatore del famoso gruppo Sales & Marketing di LinkedIn Semiconductor e parla correntemente di B2E.

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