Le applicazioni automobilistiche devono affrontare una serie di requisiti complessi, che vanno dai requisiti di base per prestazioni elevate, affidabilità e sicurezza dei sottosistemi elettronici a requisiti sempre più diversificati per la selezione delle connessioni. A causa del difficile ambiente automobilistico e della necessità di sottosistemi più compatti, nonché della tendenza verso veicoli elettrici ad alta tensione (EV) e veicoli ibridi, soddisfare questi requisiti è impegnativo.
Gli sviluppatori necessitano di un'ampia varietà di condensatori, dispositivi di protezione dei circuiti e antenne a radiofrequenza (RF) che soddisfino o superino lo standard AEC-Q200 e allo stesso tempo affrontino le sfide relative a prestazioni, affidabilità, sicurezza e connettività nella progettazione automobilistica. Per superare queste sfide, i progettisti di sistemi automobilistici possono cercare un'azienda con esperienza in condensatori, dispositivi di protezione dei circuiti e antenne RF compatibili conformi allo standard Automotive Electronics Council Qualification 200 (AEC-Q200). Questo approccio può far risparmiare tempo e aumentare le probabilità di successo della progettazione.
Questo articolo fornisce innanzitutto una breve panoramica delle principali tendenze e sfide progettuali nelle applicazioni automobilistiche emergenti. Successivamente sono state introdotte le soluzioni Kyocera AVX e spiegato come queste soluzioni abbiano contribuito ad affrontare queste sfide.
Come rimodellare i requisiti progettuali nel trend di sviluppo delle automobili
La richiesta di più caratteristiche e funzioni ha notevolmente aumentato il numero di dispositivi elettronici automobilistici. Oltre a vari sottosistemi orientati al consumatore come i sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), anche i sottosistemi elettronici integrati contribuiscono a migliorare la sicurezza, l’efficienza e il comfort dei veicoli tradizionali ed elettrici. Soprattutto nei veicoli elettrici, i sottosistemi elettronici svolgono un ruolo centrale nel garantire la potenza e l’efficienza dei sistemi di alimentazione ad alta tensione e dei sistemi di gestione delle batterie.
La tendenza del settore richiede agli sviluppatori di sottosistemi elettronici per veicoli tradizionali ed elettrici di fornire progetti più compatti ed economici mantenendo i massimi livelli di prestazioni, affidabilità e sicurezza. I componenti conformi AEC-Q200 di Kyocera AVX possono soddisfare i diversi requisiti dei vari sistemi elettronici necessari per supportare queste tendenze emergenti.
I condensatori forniscono supporto per i requisiti di base della progettazione automobilistica
I condensatori di Kyocera AVX possono soddisfare i requisiti di base dei sottosistemi elettronici automobilistici in termini di prestazioni, affidabilità e sicurezza. Questi condensatori utilizzano più tecnologie per fornire ai progettisti la combinazione necessaria di caratteristiche nominali, funzionalità, imballaggio e tipi di installazione, inclusa la tecnologia a montaggio superficiale (SMT) e le versioni con conduttori radiali.
Per le applicazioni che richiedono un packaging minimo, elevata affidabilità, elevata capacità e bassa resistenza in serie equivalente (ESR), i progettisti utilizzano in genere condensatori in chip ceramico multistrato (MLCC), come la serie SMT MLCC di grado automobilistico AEC-Q200 di Kyocera AVX. Ad esempio, KAS21BR72A222JM è un MLCC valutato a 2200 picofarad (pF) e 100 volt, confezionato in standard 0805 SMT, con dimensioni di 2,01 x 1,25 millimetri (mm).
In passato, gli MLCC tradizionali utilizzati nella progettazione automobilistica spesso fallivano a causa dello stress meccanico e della mancata corrispondenza tra il coefficiente di dilatazione termica del dispositivo e il coefficiente di dilatazione termica del circuito stampato. Kyocera AVX risolve questo problema attraverso l'innovativa tecnologia FLEXITERM, che utilizza strati polimerici conduttivi per mantenere le connessioni elettriche tra gli elettrodi e i terminali del condensatore anche durante la flessione, le vibrazioni e l'espansione termica del circuito. Questo strato polimerico aiuta a ridurre le fonti comuni di guasti senza aumentare la ESR del condensatore.
Per prevenire ulteriormente i guasti nelle applicazioni critiche per la sicurezza, alcuni MLCC Kyocera AVX, incluso KAS21BR72A222JM, hanno combinato FLEXITERM con la tecnologia FLEXISAFE. Il FLEXISAFE MLCC di Kyocera AVX (Figura 1) adotta un design interno degli elettrodi a cascata, con due condensatori collegati in serie in un unico pacchetto MLCC.
Schema della tecnologia Kyocera AVX FLEXITERM MLCC
Figura 1: La tecnologia FLEXITERM MLCC di Kyocera AVX aggiunge uno strato di polimero conduttivo tra l'elettrodo e il terminale, che aiuta a mantenere la connessione elettrica tra il dispositivo e il circuito stampato in caso di stress meccanico e disadattamento termico. (Fonte immagine: Kyocera AVX)
Con questa struttura a cascata, anche se uno dei condensatori in serie interni di FLEXISAFE MLCC è cortocircuitato, questi dispositivi possono mantenere la loro capacità nominale.
Garantire prestazioni stabili del design dell'auto
Oltre all'elevata affidabilità, molti sottosistemi automobilistici fanno affidamento anche su elevata stabilità, prestazioni a basse perdite e variazioni minime di capacità dovute a temperatura, tensione o invecchiamento. Per questi progetti, gli sviluppatori possono utilizzare condensatori dielettrici Kyocera AVX C0G (NP0) conformi agli standard AEC-Q200, come 08051A102J4T2A 1000 pF SMT MLCC o AR215A102J4R 1000 pF conduttore radiale MLCC.
I condensatori dielettrici Kyocera AVX C0G (NP0) sono realizzati con il dielettrico più stabile, con tolleranze ridotte ed eccellenti caratteristiche di stabilità, tra cui:
Deriva o isteresi di capacità minore: inferiore a ± 0,05%, mentre i condensatori a film sottile possono raggiungere fino a ± 2%
Effetto di invecchiamento minimo: la variazione di capacità tipica di C0G (NP0) è inferiore a ± 0,1%, ovvero un quinto della maggior parte degli altri dielettrici (Figura 2, a sinistra)
La capacità cambia molto poco con la temperatura: solo 0 ± 30 ppm per grado Celsius (° C), che è inferiore a ± 0,3% ° C nell'intervallo di temperatura nominale compreso tra -55 ° C e +125 ° C per questi dispositivi (Figura 2, a destra).