Otomotiv uygulamaları, elektronik alt sistemlerin yüksek performansı, güvenilirliği ve güvenliğine yönelik temel gereksinimlerden giderek daha çeşitli bağlantı seçimi gereksinimlerine kadar uzanan bir dizi karmaşık gereksinimle karşı karşıyadır. Zorlu otomotiv ortamı ve daha kompakt alt sistemlere olan ihtiyacın yanı sıra yüksek voltajlı elektrikli araçlara (EV'ler) ve hibrit araçlara yönelik trend nedeniyle bu gereksinimlerin karşılanması zordur.
Geliştiriciler, AEC-Q200 standardını karşılayan veya aşan, aynı zamanda otomotiv tasarımında performans, güvenilirlik, güvenlik ve bağlantıyla ilgili zorlukları da ele alan çok çeşitli kapasitörlere, devre koruma cihazlarına ve radyo frekansı (RF) antenlerine ihtiyaç duyar. Bu zorlukların üstesinden gelmek için otomotiv sistem tasarımcıları, Otomotiv Elektronik Konseyi Yeterlilik 200 (AEC-Q200) standardına uygun kapasitörler, devre koruma cihazları ve uyumlu RF antenleri konusunda uzmanlığa sahip bir şirket arayabilir. Bu yaklaşım zamandan tasarruf sağlayabilir ve başarılı tasarım olasılığını artırabilir.
Bu makale öncelikle yeni ortaya çıkan otomotiv uygulamalarındaki ana trendlere ve tasarım zorluklarına kısa bir genel bakış sunmaktadır. Daha sonra Kyocera AVX'in çözümleri tanıtıldı ve bu çözümlerin bu zorlukların üstesinden gelmeye nasıl yardımcı olduğu anlatıldı.
Otomobillerin gelişim trendinde tasarım gereksinimleri nasıl yeniden şekillendirilir?
Daha fazla özellik ve fonksiyona olan talep, otomotiv elektronik cihazlarının sayısını büyük ölçüde artırdı. Gelişmiş sürücü destek sistemleri (ADAS) gibi çeşitli tüketici odaklı alt sistemlere ek olarak, yerleşik elektronik alt sistemler de geleneksel ve elektrikli araçların güvenliğini, verimliliğini ve konforunu artırmaya katkıda bulunuyor. Özellikle elektrikli araçlarda elektronik alt sistemler, yüksek gerilim güç sistemleri ve akü yönetim sistemlerinin güç ve verimliliğinin sağlanmasında merkezi bir rol oynamaktadır.
Endüstri trendi, geleneksel ve elektrikli araç elektronik alt sistemleri geliştiricilerinin, en yüksek performans, güvenilirlik ve güvenlik seviyelerini korurken daha kompakt ve ekonomik tasarımlar sağlamasını gerektirmektedir. Kyocera AVX'in AEC-Q200 uyumlu bileşenleri, ortaya çıkan bu trendleri desteklemek için ihtiyaç duyulan çeşitli elektronik sistemlerin farklı gereksinimlerini karşılayabilir.
Kapasitörler temel otomotiv tasarım gereksinimleri için destek sağlar
Kyocera AVX'in kapasitörleri, otomotiv elektronik alt sistemlerinin performans, güvenilirlik ve güvenlik açısından temel gereksinimlerini karşılayabilir. Bu kapasitörler, tasarımcılara yüzeye montaj teknolojisi (SMT) ve radyal kurşun versiyonları dahil olmak üzere nominal özelliklerin, işlevsellik, paketleme ve kurulum türlerinin gerekli kombinasyonunu sağlamak için birden fazla teknoloji kullanır.
Minimum paketleme, yüksek güvenilirlik, yüksek kapasitans ve düşük eşdeğer seri direnç (ESR) gerektiren uygulamalar için tasarımcılar genellikle Kyocera AVX'in AEC-Q200 otomotiv sınıfı SMT MLCC serisi gibi çok katmanlı seramik çip kapasitörlerini (MLCC) kullanır. Örneğin, KAS21BR72A222JM, 2200 pikofarad (pF) ve 100 volt değerinde, 2,01 x 1,25 milimetre (mm) boyutlarıyla standart 0805 SMT'de paketlenmiş bir MLCC'dir.
Geçmişte, otomotiv tasarımında kullanılan geleneksel MLCC'ler, mekanik stres ve cihazın termal genleşme katsayısı ile baskılı devre kartının termal genleşme katsayısı arasındaki uyumsuzluk nedeniyle sıklıkla başarısız oluyordu. Kyocera AVX bu sorunu, devre kartının bükülmesi, titreşimi ve termal genleşmesi sırasında bile kapasitör elektrotları ve terminaller arasındaki elektrik bağlantılarını korumak için iletken polimer katmanları kullanan yenilikçi FLEXITERM teknolojisi aracılığıyla çözmektedir. Bu polimer katman, kapasitörün ESR'sini artırmadan yaygın arıza kaynaklarının azaltılmasına yardımcı olur.
Güvenlik açısından kritik uygulamalardaki arızaları daha da önlemek amacıyla, KAS21BR72A222JM dahil bazı Kyocera AVX MLCC'ler FLEXITERM'i FLEXISAFE teknolojisiyle birleştirdi. Kyocera AVX'in FLEXISAFE MLCC'si (Şekil 1), tek bir MLCC paketinde seri olarak bağlanan iki kapasitör ile dahili kademeli elektrot tasarımını benimser.
Kyocera AVX FLEXITERM MLCC Teknoloji Şeması
Şekil 1: Kyocera AVX'in FLEXITERM MLCC teknolojisi, elektrot ile terminal arasına iletken bir polimer katman ekler ve bu, mekanik stres ve termal uyumsuzluk altında cihaz ile devre kartı arasındaki elektrik bağlantısının korunmasına yardımcı olur. (Resim kaynağı: Kyocera AVX)
Bu kademeli yapı sayesinde FLEXISAFE MLCC'nin dahili seri kondansatörlerinden biri kısa devre olsa bile bu cihazlar nominal kapasitelerini koruyabilirler.
Araba tasarımının istikrarlı performansını sağlayın
Yüksek güvenilirliğe ek olarak, birçok otomotiv alt sistemi aynı zamanda yüksek stabiliteye, düşük kayıp performansına ve sıcaklık, voltaj veya eskimeye bağlı minimum kapasitans değişikliklerine de güvenmektedir. Bu tasarımlar için geliştiriciler, 08051A102J4T2A 1000 pF SMT MLCC veya AR215A102J4R 1000 pF radyal kurşun MLCC gibi AEC-Q200 standartlarına uygun Kyocera AVX C0G (NP0) dielektrik kapasitörlerini kullanabilirler.
Kyocera AVX C0G (NP0) dielektrik kapasitörler, aşağıdakiler dahil olmak üzere küçük toleranslara ve mükemmel stabilite özelliklerine sahip en kararlı dielektrik ile üretilmiştir:
Küçük kapasitans sapması veya histerezis: ± %0,05'ten az, ince film kapasitörler ise ± %2'ye kadar ulaşabilir
Minimum yaşlanma etkisi: COG'nin (NP0) tipik kapasitans değişimi ± %0,1'den azdır; bu, diğer dielektriklerin çoğunun beşte biri kadardır (Şekil 2, sol)
Kapasitans sıcaklıkla çok az değişir: Santigrat derece (° C) başına yalnızca 0 ± 30 ppm; bu cihazlar için -55 ° C ila +125 ° C nominal sıcaklık aralığında ± %0,3 ° C'den azdır (Şekil 2, sağ).