Automobilanwendungen stehen vor einer Reihe komplexer Anforderungen, die von grundlegenden Anforderungen an hohe Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit elektronischer Subsysteme bis hin zu immer vielfältigeren Anforderungen an die Verbindungsauswahl reichen. Aufgrund der rauen Automobilumgebung und des Bedarfs an kompakteren Subsystemen sowie des Trends zu Hochvolt-Elektrofahrzeugen (EVs) und Hybridfahrzeugen ist die Erfüllung dieser Anforderungen eine Herausforderung.
Entwickler benötigen eine Vielzahl von Kondensatoren, Schaltkreisschutzgeräten und Hochfrequenzantennen (RF), die den AEC-Q200-Standard erfüllen oder übertreffen und gleichzeitig Herausforderungen in Bezug auf Leistung, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Konnektivität im Automobildesign bewältigen. Um diese Herausforderungen zu meistern, können Entwickler von Automobilsystemen ein Unternehmen mit Fachwissen zu Kondensatoren, Schaltkreisschutzgeräten und kompatiblen HF-Antennen suchen, die dem Automotive Electronics Council Qualification 200 (AEC-Q200)-Standard entsprechen. Dieser Ansatz kann Zeit sparen und die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Designs erhöhen.
Dieser Artikel bietet zunächst einen kurzen Überblick über die wichtigsten Trends und Designherausforderungen in neuen Automobilanwendungen. Anschließend wurden die Lösungen von Kyocera AVX vorgestellt und erläutert, wie diese Lösungen zur Bewältigung dieser Herausforderungen beigetragen haben.
Wie Designanforderungen im Entwicklungstrend von Automobilen neu gestaltet werden können
Die Nachfrage nach mehr Merkmalen und Funktionen hat die Anzahl elektronischer Geräte im Automobil stark erhöht. Neben verschiedenen verbraucherorientierten Subsystemen wie fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) tragen auch eingebettete elektronische Subsysteme zur Verbesserung der Sicherheit, Effizienz und des Komforts traditioneller und elektrischer Fahrzeuge bei. Insbesondere in Elektrofahrzeugen spielen elektronische Subsysteme eine zentrale Rolle bei der Sicherstellung der Leistung und Effizienz von Hochvolt-Bordnetzen und Batteriemanagementsystemen.
Der Branchentrend verlangt von den Entwicklern herkömmlicher und elektronischer Subsysteme für Elektrofahrzeuge, kompaktere und wirtschaftlichere Designs bereitzustellen und gleichzeitig ein Höchstmaß an Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit beizubehalten. Die AEC-Q200-konformen Komponenten von Kyocera AVX können die unterschiedlichen Anforderungen verschiedener elektronischer Systeme erfüllen, die zur Unterstützung dieser aufkommenden Trends erforderlich sind.
Kondensatoren unterstützen grundlegende Anforderungen an das Automobildesign
Die Kondensatoren von Kyocera AVX können die grundlegenden Anforderungen elektronischer Subsysteme im Automobilbereich hinsichtlich Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit erfüllen. Diese Kondensatoren nutzen mehrere Technologien, um Entwicklern die erforderliche Kombination aus Nenneigenschaften, Funktionalität, Verpackung und Installationsarten zu bieten, einschließlich Oberflächenmontagetechnologie (SMT) und Versionen mit radialem Anschluss.
Für Anwendungen, die minimales Gehäuse, hohe Zuverlässigkeit, hohe Kapazität und einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) erfordern, verwenden Entwickler typischerweise mehrschichtige Keramikchipkondensatoren (MLCC), wie z. B. die SMT-MLCC-Serie AEC-Q200 für den Automobilbereich von Kyocera AVX. Beispielsweise ist KAS21BR72A222JM ein MLCC mit einer Nennleistung von 2200 Picofarad (pF) und 100 Volt, verpackt in Standard-0805-SMT und Abmessungen von 2,01 x 1,25 Millimeter (mm).
In der Vergangenheit fielen herkömmliche MLCCs, die im Automobildesign verwendet wurden, häufig aufgrund mechanischer Spannungen und einer Diskrepanz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Geräts und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte aus. Kyocera AVX löst dieses Problem durch die innovative FLEXITERM-Technologie, die leitfähige Polymerschichten verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen Kondensatorelektroden und Anschlüssen auch bei Biegung, Vibration und Wärmeausdehnung der Leiterplatte aufrechtzuerhalten. Diese Polymerschicht trägt dazu bei, häufige Fehlerquellen zu reduzieren, ohne den ESR des Kondensators zu erhöhen.
Um Ausfälle in sicherheitskritischen Anwendungen weiter zu verhindern, haben einige Kyocera AVX MLCCs, darunter KAS21BR72A222JM, FLEXITERM mit der FLEXISAFE-Technologie kombiniert. Der FLEXISAFE MLCC von Kyocera AVX (Abbildung 1) verfügt über ein internes kaskadiertes Elektrodendesign mit zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren in einem einzigen MLCC-Gehäuse.
Kyocera AVX FLEXITERM MLCC-Technologieschema
Abbildung 1: Die FLEXITERM MLCC-Technologie von Kyocera AVX fügt eine leitfähige Polymerschicht zwischen der Elektrode und dem Anschluss hinzu, die dazu beiträgt, die elektrische Verbindung zwischen dem Gerät und der Leiterplatte unter mechanischer Belastung und thermischer Fehlanpassung aufrechtzuerhalten. (Bildquelle: Kyocera AVX)
Mit dieser kaskadierten Struktur können diese Geräte ihre Nennkapazität beibehalten, selbst wenn einer der internen Serienkondensatoren des FLEXISAFE MLCC kurzgeschlossen wird.
Sorgen Sie für eine stabile Leistung des Fahrzeugdesigns
Neben hoher Zuverlässigkeit sind viele Automobil-Subsysteme auch auf hohe Stabilität, geringe Verlustleistung und minimale Kapazitätsänderungen aufgrund von Temperatur, Spannung oder Alterung angewiesen. Für diese Designs können Entwickler dielektrische Kyocera AVX C0G (NP0)-Kondensatoren verwenden, die den AEC-Q200-Standards entsprechen, wie z. B. 08051A102J4T2A 1000 pF SMT MLCC oder AR215A102J4R 1000 pF Radial Lead MLCC.
Die dielektrischen Kondensatoren AVX C0G (NP0) von Kyocera werden aus dem stabilsten Dielektrikum mit geringen Toleranzen und hervorragenden Stabilitätsmerkmalen hergestellt, darunter:
Geringe Kapazitätsdrift oder Hysterese: weniger als ± 0,05 %, während Dünnschichtkondensatoren bis zu ± 2 % erreichen können
Minimaler Alterungseffekt: Die typische Kapazitätsänderung von C0G (NP0) beträgt weniger als ± 0,1 %, was einem Fünftel der meisten anderen Dielektrika entspricht (Abbildung 2, links)
Die Kapazität ändert sich mit der Temperatur nur sehr wenig: nur 0 ± 30 ppm pro Grad Celsius (° C), was weniger als ± 0,3 % ° C innerhalb des Nenntemperaturbereichs von -55 ° C bis +125 ° C für diese Geräte entspricht (Abbildung 2, rechts).