Padrões Automotivos para Componentes Eletrônicos

Com a tecnologia penetrando em cada elemento do nosso dia a dia, desde sistemas de segurança doméstica até a comida que comemos, os veículos que dirigimos tornaram-se cada vez mais dependentes de eletrônicos sofisticados. Desde sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS), como aviso de saída de faixa e frenagem automática de emergência, até unidades de controle de trem de força complexas e sistemas de infotenimento elaborados, a eletrônica agora permeia todos os aspectos do setor automotivo; essa integração pervasiva exige componentes eletrônicos sólidos e confiáveis que possam resistir ao ambiente automotivo árduo e exigente - eles precisam percorrer a distância sem falhas. 

E, naturalmente, o setor automotivo traz desafios aos componentes eletrônicos que não são vistos em seus aparelhos domésticos padrão. Flutuações extremas de temperatura, vibração constante, exposição à umidade e produtos químicos, e a presença de interferência eletromagnética (EMI) representam ameaças à confiabilidade dos componentes e, consequentemente, à segurança do veículo. Para garantir que a segurança e a longevidade desses sistemas críticos sejam a prioridade número um dos desenvolvedores, a adesão aos muitos padrões nacionais e internacionais é de suma importância; esses padrões fornecem um arcabouço para a seleção, design e teste de componentes, garantindo que os componentes possam suportar os rigores da operação automotiva e atender aos mais altos níveis de qualidade e segurança.

Se você precisa saber sobre os principais padrões automotivos que regem o design e a seleção de componentes eletrônicos, você está no lugar certo. Continue lendo para explorar como esses padrões abordam preocupações importantes como confiabilidade, segurança e elementos ambientais. 

Padrões Automotivos Chave

Vários padrões automotivos críticos orientam o desenvolvimento e a seleção de componentes eletrônicos e fornecem um quadro para garantir segurança, confiabilidade e qualidade em todo o ciclo de vida do veículo. A seguir, estão alguns dos principais. 

ISO 26262

Este padrão internacional foca na segurança funcional para veículos rodoviários. Ele estabelece uma abordagem baseada em risco para o desenvolvimento de sistemas relacionados à segurança, incluindo aqueles fortemente dependentes de eletrônicos. ISO 26262 define os quatro Níveis de Integridade de Segurança Automotiva (ASILs), que categorizam a criticidade das funções de segurança; níveis ASIL mais altos exigem processos de design e verificação mais rigorosos. Este padrão é particularmente relevante para componentes eletrônicos envolvidos em sistemas críticos de segurança, como ADAS, sistemas de frenagem e sistemas de direção.

AEC-Q100/Q101/Q102

Esses padrões, desenvolvidos pelo Conselho de Eletrônicos Automotivos (AEC), fornecem requisitos de qualificação de estresse para vários tipos de componentes eletrônicos. AEC-Q100 cobre circuitos integrados, AEC-Q101 aborda semicondutores discretos, e AEC-Q102 foca em semicondutores optoeletrônicos. Esses padrões delineiam procedimentos de teste rigorosos para avaliar o desempenho dos componentes sob condições extremas, incluindo ciclos de temperatura, umidade, vibração e interferência eletromagnética. A qualificação bem-sucedida de acordo com esses padrões fornece confiança na confiabilidade e longevidade dos componentes no severo ambiente automotivo.

IATF 16949:2016

Anteriormente conhecido como ISO/TS 16949, este padrão internacional especifica os requisitos do sistema de gestão da qualidade para organizações na cadeia de fornecimento automotivo. Embora não focado diretamente na seleção de componentes, IATF 16949:2016 desempenha um papel crucial em garantir a qualidade e confiabilidade geral dos produtos automotivos. Ele enfatiza a melhoria contínua, gestão de riscos e satisfação do cliente por meio da criação de sistemas de gestão da qualidade orientados para processos que promovem a melhoria contínua, a prevenção de defeitos e a “redução de variação e desperdício na cadeia de fornecimento”, todos essenciais para o desenvolvimento e implantação bem-sucedidos de componentes eletrônicos confiáveis.

Outros Padrões Relevantes

Várias outras normas são relevantes para a indústria automotiva, incluindo ISO/SAE 21434, que se concentra na cibersegurança para veículos rodoviários, e regulamentos da Comissão Econômica das Nações Unidas para a Europa, que abordam emissões de veículos e impacto ambiental. Essas normas contribuem para a segurança geral e desempenho dos veículos e devem ser consideradas durante o processo de design e desenvolvimento.

Considerações sobre a Seleção de Componentes

Agora que você entende algumas das normas mais importantes que regem a indústria automotiva, devemos adicionar que escolher os componentes eletrônicos certos para aplicações automotivas requer uma consideração muito cuidadosa de uma miríade de fatores, que podem ser encontrados na seguinte tabela:

Técnicas de Design para Confiabilidade

Para garantir a confiabilidade da eletrônica automotiva, os engenheiros devem empregar técnicas sólidas de Design para Confiabilidade (DfR) que visam identificar e mitigar modos potenciais de falha no início do processo de design.

Simulação e Análise de Circuitos

• Análise Térmica: Analisar o comportamento térmico do circuito é crucial para prevenir o superaquecimento e falhas de componentes. Ferramentas de simulação podem ajudar a identificar pontos quentes e otimizar o design térmico.
• Análise de Pior Caso: Esta técnica envolve analisar o desempenho do circuito sob as condições operacionais mais extremas para identificar pontos potenciais de falha.
• Análise de Árvore de Falhas: Este método identifica sistematicamente modos potenciais de falha e seus fatores contribuintes, permitindo estratégias proativas de mitigação.

Redundância e Tolerância a Falhas

• Implementar redundância em sistemas críticos, como o uso de processadores duplos ou sensores redundantes, pode melhorar a confiabilidade do sistema ao fornecer funcionalidade de backup em caso de falhas de componentes.
• Designs tolerantes a falhas incorporam mecanismos para detectar e isolar falhas, permitindo que o sistema continue operando com desempenho degradado até que reparos possam ser feitos.

Mecanismos de Envelhecimento e Degradação

• Entender os mecanismos de envelhecimento e degradação de componentes eletrônicos é crucial para prever sua vida útil e projetar para confiabilidade de longo prazo. Fatores como eletromigração, ruptura dielétrica e ciclagem térmica podem contribuir para a degradação de componentes ao longo do tempo.

Análise de Modos de Falha e Efeitos (FMEA)

• A FMEA é uma abordagem sistemática para identificar potenciais modos de falha, seus efeitos e suas causas. Ela ajuda a priorizar problemas potenciais e desenvolver estratégias de mitigação.

Verificação e Validação de Design

• Testes rigorosos e validação ao longo do processo de design são essenciais para garantir que o produto final atenda aos padrões de confiabilidade e segurança exigidos. Isso pode incluir testes em nível de componente, testes em nível de placa e testes em nível de sistema.

Testes de Vida Acelerada

• Técnicas de teste de vida acelerada, como ciclagem de temperatura e testes de burn-in, podem ser usadas para acelerar o processo de envelhecimento dos componentes e prever sua confiabilidade a longo prazo.

Manutenção Preditiva

• Implementar estratégias de manutenção preditiva, como análise de vibração e termografia, pode ajudar a identificar falhas potenciais antes que ocorram, permitindo reparos oportunos e minimizando o tempo de inatividade.

Engenharia Avançada de Eletrônicos Automotivos

A adesão aos rigorosos padrões automotivos para componentes eletrônicos é absolutamente essencial para as equipes de design, se elas pretendem vender veículos seguros, confiáveis e duradouros; esses padrões abordam muitos aspectos, que vão desde a segurança funcional e menor impacto ambiental até a confiabilidade dos componentes. Para aqueles que desejam se destacar na oferta desses componentes, implementar técnicas robustas de Design for Reliability (DfR), selecionar cuidadosamente materiais e componentes, e usar ferramentas avançadas como Altium 365 ajudará a desenvolver eletrônicos automotivos de mais alta qualidade que atendam às exigentes necessidades dos veículos modernos.

Altium 365 oferece uma plataforma baseada na nuvem que apresenta um conjunto único de vantagens para o design colaborativo de eletrônicos automotivos:

• Permite que as equipes de design colaborem sem impedimentos, não importa onde os membros estejam no mundo, trabalhando simultaneamente em projetos, compartilhando dados de design em tempo real e revisando e aprovando rapidamente as alterações de design.  
• Incorpora capacidades de gerenciamento de dados e controle de versão que garantem o armazenamento seguro de dados de design na nuvem e os torna facilmente acessíveis e rastreáveis. Essa capacidade é fantástica para atender aos diversos requisitos de rastreabilidade e conformidade dos padrões automotivos.
• Fornece acesso a uma vasta biblioteca de componentes pré-verificados, incluindo muitos adequados para aplicações automotivas. A plataforma também facilita o gerenciamento eficiente de componentes e torna os dados mais recentes dos componentes prontamente disponíveis para a equipe de design.

Esta é apenas uma pequena seleção de recursos que melhoram o processo. Saiba mais sobre a colaboração em nuvem para o design de eletrônicos automotivos para acelerar o desenvolvimento, garantir a conformidade e otimizar a aquisição de componentes.