Автомобильные приложения сталкиваются с рядом сложных требований: от базовых требований к высокой производительности, надежности и безопасности электронных подсистем до все более разнообразных требований к выбору соединений. Из-за суровых автомобильных условий и потребности в более компактных подсистемах, а также тенденции к использованию высоковольтных электромобилей (EV) и гибридных транспортных средств удовлетворить эти требования сложно.
Разработчикам требуется широкий выбор конденсаторов, устройств защиты цепей и радиочастотных (РЧ) антенн, которые соответствуют стандарту AEC-Q200 или превосходят его, а также решают проблемы, связанные с производительностью, надежностью, безопасностью и возможностью подключения в автомобильном дизайне. Чтобы преодолеть эти проблемы, разработчики автомобильных систем могут найти компанию, имеющую опыт в области конденсаторов, устройств защиты цепей и совместимых радиочастотных антенн, соответствующих стандарту Qualification 200 Совета по автомобильной электронике (AEC-Q200). Такой подход может сэкономить время и повысить вероятность успешного проектирования.
В этой статье сначала представлен краткий обзор основных тенденций и проблем проектирования в новых автомобильных приложениях. Затем были представлены решения Kyocera AVX и объяснено, как эти решения помогли решить эти проблемы.
Как изменить требования к дизайну в тенденции развития автомобилей
Спрос на большее количество функций и возможностей значительно увеличил количество автомобильных электронных устройств. В дополнение к различным подсистемам, ориентированным на потребителя, таким как усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), встроенные электронные подсистемы также способствуют повышению безопасности, эффективности и комфорта традиционных и электромобилей. Электронные подсистемы играют центральную роль в обеспечении мощности и эффективности высоковольтных энергосистем и систем управления батареями, особенно в электромобилях.
Тенденция в отрасли требует от разработчиков электронных подсистем традиционных и электромобилей создания более компактных и экономичных конструкций, сохраняя при этом высочайший уровень производительности, надежности и безопасности. Компоненты Kyocera AVX, соответствующие AEC-Q200, могут удовлетворить различные требования различных электронных систем, необходимых для поддержки этих новых тенденций.
Конденсаторы обеспечивают поддержку основных требований автомобильного дизайна.
Конденсаторы Kyocera AVX отвечают основным требованиям автомобильных электронных подсистем по производительности, надежности и безопасности. В этих конденсаторах используется несколько технологий, чтобы предоставить разработчикам необходимое сочетание номинальных характеристик, функциональности, упаковки и типов установки, включая технологию поверхностного монтажа (SMT) и версии с радиальными выводами.
Для приложений, требующих минимальной упаковки, высокой надежности, высокой емкости и низкого эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), разработчики обычно используют многослойные керамические чип-конденсаторы (MLCC), такие как серия SMT MLCC автомобильного класса Kyocera AVX AEC-Q200. Например, KAS21BR72A222JM — это MLCC с номиналом 2200 пикофарад (пФ) и напряжением 100 вольт, упакованный в стандартный корпус 0805 SMT, с размерами 2,01 x 1,25 миллиметра (мм).
В прошлом традиционные MLCC, используемые в автомобильной конструкции, часто выходили из строя из-за механического воздействия и несоответствия коэффициента теплового расширения устройства и коэффициента теплового расширения печатной платы. Kyocera AVX решает эту проблему с помощью инновационной технологии FLEXITERM, которая использует слои проводящего полимера для поддержания электрических соединений между электродами конденсатора и клеммами даже во время изгиба печатной платы, вибрации и теплового расширения. Этот полимерный слой помогает уменьшить распространенные источники неисправностей без увеличения ESR конденсатора.
Чтобы еще больше предотвратить сбои в критически важных для безопасности приложениях, некоторые Kyocera AVX MLCC, включая KAS21BR72A222JM, объединили FLEXITERM с технологией FLEXISAFE. FLEXISAFE MLCC компании Kyocera AVX (рис. 1) имеет внутреннюю каскадную конструкцию электродов с двумя конденсаторами, соединенными последовательно в одном корпусе MLCC.
Схема технологии Kyocera AVX FLEXITERM MLCC
Рисунок 1. Технология FLEXITERM MLCC компании Kyocera AVX добавляет слой проводящего полимера между электродом и клеммой, который помогает поддерживать электрическое соединение между устройством и печатной платой при механических нагрузках и термическом несоответствии. (Источник изображения: Kyocera AVX)
Благодаря такой каскадной структуре, даже если один из внутренних последовательных конденсаторов FLEXISAFE MLCC закорочен, эти устройства могут сохранять свою номинальную емкость.
Обеспечить стабильную работу конструкции автомобиля
Помимо высокой надежности, многие автомобильные подсистемы также полагаются на высокую стабильность, низкие потери и минимальные изменения емкости из-за температуры, напряжения или старения. Для этих конструкций разработчики могут использовать диэлектрические конденсаторы Kyocera AVX C0G (NP0), соответствующие стандартам AEC-Q200, например 08051A102J4T2A 1000 пФ SMT MLCC или AR215A102J4R 1000 пФ MLCC с радиальными выводами.
Диэлектрические конденсаторы Kyocera AVX C0G (NP0) изготовлены из наиболее стабильного диэлектрика, с небольшими допусками и отличными характеристиками стабильности, в том числе:
Незначительный дрейф емкости или гистерезис: менее ± 0,05%, тогда как у тонкопленочных конденсаторов может достигать ± 2%.
Минимальный эффект старения: типичное изменение емкости C0G (NP0) составляет менее ± 0,1%, что составляет одну пятую от большинства других диэлектриков (рис. 2, слева).
Емкость меняется очень мало с температурой: всего 0 ± 30 ppm на градус Цельсия (°С), что составляет менее ±0,3%°С в номинальном диапазоне температур от -55°С до +125°С для этих устройств (рис. 2, справа).