با استفاده از اجزای پیشرفته برای پاسخگویی به الزامات دائما در حال تکامل طراحی خودرو

کاربردهای خودرو با مجموعه ای از الزامات پیچیده روبرو هستند، از الزامات اساسی برای عملکرد بالا، قابلیت اطمینان و ایمنی زیرسیستم های الکترونیکی تا الزامات انتخاب اتصال متنوع. با توجه به محیط خشن خودرو و نیاز به زیرسیستم های فشرده تر، و همچنین گرایش به سمت وسایل نقلیه الکتریکی با ولتاژ بالا (EVs) و خودروهای هیبریدی، برآورده کردن این الزامات چالش برانگیز است.

توسعه‌دهندگان به طیف گسترده‌ای از خازن‌ها، دستگاه‌های حفاظت از مدار و آنتن‌های فرکانس رادیویی (RF) نیاز دارند که استاندارد AEC-Q200 را برآورده کرده یا از آن فراتر می‌رود و در عین حال به چالش‌های مربوط به عملکرد، قابلیت اطمینان، ایمنی و اتصال در طراحی خودرو نیز می‌پردازد. برای غلبه بر این چالش‌ها، طراحان سیستم خودرو می‌توانند به دنبال شرکتی با تخصص در خازن‌ها، دستگاه‌های حفاظت مدار و آنتن‌های RF سازگار با استاندارد 200 شورای الکترونیک خودرو (AEC-Q200) باشند. این رویکرد می تواند باعث صرفه جویی در زمان و افزایش احتمال موفقیت در طراحی شود.

این مقاله ابتدا مروری کوتاه بر روندهای اصلی و چالش های طراحی در برنامه های نوظهور خودرو ارائه می دهد. سپس راه حل های Kyocera AVX معرفی شد و چگونگی کمک این راه حل ها به رفع این چالش ها توضیح داده شد.

نحوه تغییر شکل الزامات طراحی در روند توسعه خودرو
تقاضا برای ویژگی ها و عملکردهای بیشتر، تعداد دستگاه های الکترونیکی خودرو را به شدت افزایش داده است. علاوه بر زیرسیستم های مختلف مصرف کننده مانند سیستم های پیشرفته کمک راننده (ADAS)، زیرسیستم های الکترونیکی تعبیه شده نیز به بهبود ایمنی، کارایی و راحتی وسایل نقلیه سنتی و الکتریکی کمک می کنند. به ویژه در وسایل نقلیه الکتریکی، زیرسیستم های الکترونیکی نقش اصلی را در تضمین قدرت و کارایی سیستم های قدرت ولتاژ بالا و سیستم های مدیریت باتری ایفا می کنند.

روند صنعت به توسعه دهندگان زیرسیستم های الکترونیکی وسایل نقلیه سنتی و الکتریکی نیاز دارد تا طرح های جمع و جورتر و مقرون به صرفه تر ارائه دهند و در عین حال بالاترین سطوح عملکرد، قابلیت اطمینان و ایمنی را حفظ کنند. اجزای سازگار با AEC-Q200 Kyocera AVX می توانند نیازهای مختلف سیستم های الکترونیکی مختلف مورد نیاز برای پشتیبانی از این روندهای نوظهور را برآورده کنند.

خازن ها از الزامات اولیه طراحی خودرو پشتیبانی می کنند
خازن های Kyocera AVX می توانند الزامات اساسی زیرسیستم های الکترونیکی خودرو را برای عملکرد، قابلیت اطمینان و ایمنی برآورده کنند. این خازن‌ها از فناوری‌های متعددی استفاده می‌کنند تا ترکیب لازم از ویژگی‌های رتبه‌بندی، عملکرد، بسته‌بندی و انواع نصب، از جمله فناوری نصب سطحی (SMT) و نسخه‌های سرب شعاعی را در اختیار طراحان قرار دهند.

برای کاربردهایی که به حداقل بسته بندی، قابلیت اطمینان بالا، ظرفیت خازنی بالا و مقاومت سری معادل کم (ESR) نیاز دارند، طراحان معمولاً از خازن های تراشه سرامیکی چندلایه (MLCC) مانند سری AEC-Q200 خودرویی SMT MLCC از Kyocera AVX استفاده می کنند. به عنوان مثال، KAS21BR72A222JM یک MLCC با ولتاژ 2200 پیکوفاراد (pF) و 100 ولت است که در استاندارد 0805 SMT با ابعاد 2.01 x 1.25 میلی متر (mm) بسته بندی شده است.

در گذشته، MLCC های سنتی مورد استفاده در طراحی خودرو اغلب به دلیل استرس مکانیکی و عدم تطابق بین ضریب انبساط حرارتی دستگاه و ضریب انبساط حرارتی برد مدار چاپی شکست خورده بودند. Kyocera AVX این مشکل را از طریق فناوری نوآورانه FLEXITERM حل می‌کند، که از لایه‌های پلیمری رسانا برای حفظ اتصالات الکتریکی بین الکترودهای خازن و پایانه‌ها حتی در هنگام خمش، ارتعاش و انبساط حرارتی برد مدار استفاده می‌کند. این لایه پلیمری به کاهش منابع رایج خطاها بدون افزایش ESR خازن کمک می کند.

به منظور جلوگیری بیشتر از خرابی در کاربردهای حیاتی ایمنی، برخی از Kyocera AVX MLCC، از جمله KAS21BR72A222JM، FLEXITERM را با فناوری FLEXISAFE ترکیب کرده اند. FLEXISAFE MLCC Kyocera AVX (شکل 1) از یک طراحی الکترود آبشاری داخلی با دو خازن به صورت سری در یک بسته MLCC استفاده می کند.

شماتیک فناوری Kyocera AVX FLEXITERM MLCC
شکل 1: فناوری FLEXITERM MLCC Kyocera AVX یک لایه پلیمری رسانا را بین الکترود و ترمینال اضافه می کند که به حفظ اتصال الکتریکی بین دستگاه و برد مدار تحت تنش مکانیکی و عدم تطابق حرارتی کمک می کند. (منبع تصویر: Kyocera AVX)

با این ساختار آبشاری، حتی اگر یکی از خازن های سری داخلی FLEXISAFE MLCC اتصال کوتاه داشته باشد، این دستگاه ها می توانند ظرفیت نامی خود را حفظ کنند.

اطمینان از عملکرد پایدار طراحی خودرو
علاوه بر قابلیت اطمینان بالا، بسیاری از زیرسیستم‌های خودرو نیز به پایداری بالا، عملکرد کم تلفات و حداقل تغییرات خازن به دلیل دما، ولتاژ یا کهنگی متکی هستند. برای این طرح‌ها، توسعه‌دهندگان می‌توانند از خازن‌های دی‌الکتریک Kyocera AVX C0G (NP0) که مطابق با استانداردهای AEC-Q200 هستند، مانند 08051A102J4T2A 1000 pF SMT MLCC یا AR215A102J4R 1000 MLCC شعاعی استفاده کنند.

خازن های دی الکتریک Kyocera AVX C0G (NP0) با پایدارترین دی الکتریک، با تلرانس های کوچک و ویژگی های پایداری عالی ساخته شده اند، از جمله:

رانش یا پسماند خازنی جزئی: کمتر از 0.05 ± درصد، در حالی که خازن های لایه نازک می توانند تا 2 ± درصد برسند.
حداقل اثر پیری: تغییر ظرفیت معمولی C0G (NP0) کمتر از 0.1% است که یک پنجم بیشتر دی الکتریک های دیگر است (شکل 2، سمت چپ).
ظرفیت خازنی با دما بسیار کم تغییر می کند: فقط 0 ± 30 ppm در هر درجه سانتیگراد (درجه سانتیگراد) که کمتر از 0.3 ± درجه سانتیگراد در محدوده دمایی 55- تا 125 درجه سانتیگراد برای این دستگاه ها است (شکل 2، سمت راست).