Automotive-toepassingen worden geconfronteerd met een reeks complexe vereisten, variërend van basisvereisten voor hoge prestaties, betrouwbaarheid en veiligheid van elektronische subsystemen tot steeds diversere vereisten voor verbindingsselectie. Vanwege de zware omstandigheden in de automobielsector en de behoefte aan compactere subsystemen, evenals de trend naar elektrische hoogspanningsvoertuigen (EV’s) en hybride voertuigen, is het een uitdaging om aan deze eisen te voldoen.
Ontwikkelaars hebben een grote verscheidenheid aan condensatoren, circuitbeveiligingsapparaten en radiofrequentie (RF) antennes nodig die voldoen aan de AEC-Q200-norm of deze zelfs overtreffen, terwijl ze ook uitdagingen aanpakken op het gebied van prestaties, betrouwbaarheid, veiligheid en connectiviteit in het auto-ontwerp. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, kunnen ontwerpers van autosystemen op zoek gaan naar een bedrijf met expertise op het gebied van condensatoren, circuitbeveiligingsapparatuur en compatibele RF-antennes die voldoen aan de Automotive Electronics Council Qualification 200 (AEC-Q200) standaard. Deze aanpak kan tijd besparen en de kans op een succesvol ontwerp vergroten.
Dit artikel geeft eerst een kort overzicht van de belangrijkste trends en ontwerpuitdagingen in opkomende automobieltoepassingen. Vervolgens werden de oplossingen van Kyocera AVX geïntroduceerd en werd uitgelegd hoe deze oplossingen hielpen deze uitdagingen aan te pakken.
Hoe ontwerpvereisten in de ontwikkelingstrend van auto's opnieuw vorm te geven
De vraag naar meer kenmerken en functies heeft het aantal elektronische apparaten in de auto-industrie enorm vergroot. Naast verschillende consumentgerichte subsystemen zoals geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS), dragen ingebedde elektronische subsystemen ook bij aan het verbeteren van de veiligheid, efficiëntie en comfort van traditionele en elektrische voertuigen. Vooral bij elektrische voertuigen spelen elektronische subsystemen een centrale rol bij het waarborgen van de kracht en efficiëntie van hoogspanningssystemen en batterijbeheersystemen.
De trend in de sector vereist dat ontwikkelaars van elektronische subsystemen voor traditionele en elektrische voertuigen compactere en zuinigere ontwerpen leveren met behoud van de hoogste niveaus van prestaties, betrouwbaarheid en veiligheid. De AEC-Q200-compatibele componenten van Kyocera AVX kunnen voldoen aan de verschillende vereisten van verschillende elektronische systemen die nodig zijn om deze opkomende trends te ondersteunen.
Condensatoren bieden ondersteuning voor basisvereisten voor auto-ontwerp
De condensatoren van Kyocera AVX kunnen voldoen aan de basisvereisten van elektronische subsystemen in de auto-industrie op het gebied van prestaties, betrouwbaarheid en veiligheid. Deze condensatoren maken gebruik van meerdere technologieën om ontwerpers te voorzien van de noodzakelijke combinatie van nominale kenmerken, functionaliteit, verpakking en installatietypes, inclusief Surface Mount Technology (SMT) en radiale leadversies.
Voor toepassingen die minimale verpakking, hoge betrouwbaarheid, hoge capaciteit en lage equivalente serieweerstand (ESR) vereisen, gebruiken ontwerpers doorgaans meerlaagse keramische chipcondensatoren (MLCC), zoals de AEC-Q200 SMT MLCC-serie van Kyocera AVX voor auto's. KAS21BR72A222JM is bijvoorbeeld een MLCC met een vermogen van 2200 picofarads (pF) en 100 volt, verpakt in standaard 0805 SMT, met afmetingen van 2,01 x 1,25 millimeter (mm).
In het verleden faalden traditionele MLCC's die in het auto-ontwerp werden gebruikt vaak vanwege mechanische spanning en een mismatch tussen de thermische uitzettingscoëfficiënt van het apparaat en de thermische uitzettingscoëfficiënt van de printplaat. Kyocera AVX lost dit probleem op door middel van innovatieve FLEXITERM-technologie, die gebruik maakt van geleidende polymeerlagen om de elektrische verbindingen tussen condensatorelektroden en aansluitingen te behouden, zelfs tijdens het buigen van de printplaat, trillingen en thermische uitzetting. Deze polymeerlaag helpt veelvoorkomende foutenoorzaken te verminderen zonder de ESR van de condensator te vergroten.
Om storingen in veiligheidskritische toepassingen verder te voorkomen, hebben sommige Kyocera AVX MLCC's, waaronder KAS21BR72A222JM, FLEXITERM gecombineerd met FLEXISAFE-technologie. De FLEXISAFE MLCC van Kyocera AVX (Afbeelding 1) maakt gebruik van een intern cascade-elektrodeontwerp, met twee condensatoren die in serie zijn geschakeld in één MLCC-pakket.
Kyocera AVX FLEXITERM MLCC-technologieschema
Afbeelding 1: De FLEXITERM MLCC-technologie van Kyocera AVX voegt een geleidende polymeerlaag toe tussen de elektrode en de terminal, die helpt de elektrische verbinding tussen het apparaat en de printplaat in stand te houden onder mechanische spanning en thermische mismatch. (Afbeeldingsbron: Kyocera AVX)
Met deze gecascadeerde structuur kunnen deze apparaten, zelfs als een van de interne seriecondensatoren van FLEXISAFE MLCC wordt kortgesloten, hun nominale capaciteit behouden.
Zorg voor stabiele prestaties van het auto-ontwerp
Naast hoge betrouwbaarheid vertrouwen veel subsystemen in de automobielsector ook op hoge stabiliteit, prestaties met weinig verlies en minimale capaciteitsveranderingen als gevolg van temperatuur, spanning of veroudering. Voor deze ontwerpen kunnen ontwikkelaars Kyocera AVX C0G (NP0) diëlektrische condensatoren gebruiken die voldoen aan de AEC-Q200-normen, zoals 08051A102J4T2A 1000 pF SMT MLCC of AR215A102J4R 1000 pF radiale lead MLCC.
Kyocera AVX C0G (NP0) diëlektrische condensatoren zijn gemaakt met het meest stabiele diëlektricum, met kleine toleranties en uitstekende stabiliteitskenmerken, waaronder:
Kleine capaciteitsdrift of hysteresis: minder dan ± 0,05%, terwijl dunnefilmcondensatoren tot ± 2% kunnen reiken
Minimaal verouderingseffect: de typische capaciteitsverandering van C0G (NP0) is minder dan ± 0,1%, wat een vijfde is van de meeste andere diëlektrica (Figuur 2, links)
De capaciteit verandert zeer weinig met de temperatuur: slechts 0 ± 30 ppm per graad Celsius (° C), wat minder is dan ± 0,3% ° C binnen het nominale temperatuurbereik van -55 ° C tot +125 ° C voor deze apparaten (Figuur 2, rechts).