تواجه تطبيقات السيارات سلسلة من المتطلبات المعقدة، بدءًا من المتطلبات الأساسية للأداء العالي والموثوقية والسلامة للأنظمة الفرعية الإلكترونية ومتطلبات اختيار الاتصال المتنوعة بشكل متزايد. نظرًا لبيئة السيارات القاسية والحاجة إلى أنظمة فرعية أكثر إحكاما، فضلاً عن الاتجاه نحو السيارات الكهربائية ذات الجهد العالي والمركبات الهجينة، فإن تلبية هذه المتطلبات يمثل تحديًا.
يحتاج المطورون إلى مجموعة واسعة من المكثفات وأجهزة حماية الدوائر وهوائيات التردد اللاسلكي (RF) التي تلبي أو تتجاوز معيار AEC-Q200 مع معالجة التحديات المتعلقة بالأداء والموثوقية والسلامة والاتصال في تصميم السيارات. للتغلب على هذه التحديات، يمكن لمصممي أنظمة السيارات البحث عن شركة ذات خبرة في المكثفات وأجهزة حماية الدوائر وهوائيات التردد اللاسلكي المتوافقة التي تتوافق مع معيار مؤهل مجلس إلكترونيات السيارات 200 (AEC-Q200). يمكن لهذا النهج توفير الوقت وزيادة احتمالية التصميم الناجح.
تقدم هذه المقالة أولاً لمحة موجزة عن الاتجاهات الرئيسية وتحديات التصميم في تطبيقات السيارات الناشئة. ثم تم التعريف بحلول Kyocera AVX وشرح كيف ساعدت هذه الحلول في مواجهة هذه التحديات.
كيفية إعادة تشكيل متطلبات التصميم في اتجاه تطوير السيارات
أدى الطلب على المزيد من الميزات والوظائف إلى زيادة كبيرة في عدد الأجهزة الإلكترونية للسيارات. بالإضافة إلى الأنظمة الفرعية المتنوعة الموجهة نحو المستهلك مثل أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)، تساهم الأنظمة الفرعية الإلكترونية المدمجة أيضًا في تحسين سلامة وكفاءة وراحة المركبات التقليدية والكهربائية. تلعب الأنظمة الفرعية الإلكترونية، خاصة في السيارات الكهربائية، دورًا مركزيًا في ضمان قوة وكفاءة أنظمة الطاقة ذات الجهد العالي وأنظمة إدارة البطاريات.
يتطلب اتجاه الصناعة من مطوري الأنظمة الفرعية الإلكترونية التقليدية والكهربائية للسيارات توفير تصميمات أكثر إحكاما واقتصادية مع الحفاظ على أعلى مستويات الأداء والموثوقية والسلامة. يمكن للمكونات المتوافقة مع AEC-Q200 الخاصة بـ Kyocera AVX أن تلبي المتطلبات المختلفة لمختلف الأنظمة الإلكترونية اللازمة لدعم هذه الاتجاهات الناشئة.
توفر المكثفات الدعم لمتطلبات تصميم السيارات الأساسية
يمكن لمكثفات Kyocera AVX تلبية المتطلبات الأساسية للأنظمة الفرعية الإلكترونية للسيارات من حيث الأداء والموثوقية والسلامة. تستخدم هذه المكثفات تقنيات متعددة لتزويد المصممين بالمزيج الضروري من الخصائص المقدرة والوظائف والتعبئة وأنواع التثبيت، بما في ذلك تقنية التركيب السطحي (SMT) وإصدارات الرصاص الشعاعي.
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب الحد الأدنى من التغليف، والموثوقية العالية، والسعة العالية، والمقاومة المتسلسلة المكافئة المنخفضة (ESR)، يستخدم المصممون عادةً مكثفات شرائح السيراميك متعددة الطبقات (MLCC)، مثل سلسلة SMT MLCC من فئة السيارات Kyocera AVX's AEC-Q200. على سبيل المثال، KAS21BR72A222JM عبارة عن MLCC مصنف بـ 2200 بيكوفاراد (pF) و100 فولت، ومعبأ في معيار 0805 SMT، بأبعاد 2.01 × 1.25 ملم.
في الماضي، غالبًا ما كانت أجهزة MLCC التقليدية المستخدمة في تصميم السيارات تفشل بسبب الضغط الميكانيكي وعدم التطابق بين معامل التمدد الحراري للجهاز ومعامل التمدد الحراري للوحة الدوائر المطبوعة. تعمل Kyocera AVX على حل هذه المشكلة من خلال تقنية FLEXITERM المبتكرة، والتي تستخدم طبقات بوليمر موصلة للحفاظ على التوصيلات الكهربائية بين أقطاب المكثفات والأطراف حتى أثناء ثني لوحة الدائرة الكهربائية، والاهتزاز، والتمدد الحراري. تساعد طبقة البوليمر هذه على تقليل مصادر الأخطاء الشائعة دون زيادة ESR للمكثف.
من أجل منع المزيد من الفشل في التطبيقات الهامة للسلامة، قامت بعض أجهزة Kyocera AVX MLCCs، بما في ذلك KAS21BR72A222JM، بدمج FLEXITERM مع تقنية FLEXISAFE. يعتمد FLEXISAFE MLCC الخاص بـ Kyocera AVX (الشكل 1) تصميم قطب كهربائي داخلي متتالي، مع مكثفين متصلين على التوالي في حزمة MLCC واحدة.
تخطيط تقنية Kyocera AVX FLEXITERM MLCC
الشكل 1: تضيف تقنية FLEXITERM MLCC الخاصة بـ Kyocera AVX طبقة بوليمر موصلة بين القطب الكهربائي والطرف، مما يساعد في الحفاظ على الاتصال الكهربائي بين الجهاز ولوحة الدائرة الكهربائية تحت الضغط الميكانيكي وعدم التطابق الحراري. (مصدر الصورة: كيوسيرا AVX)
مع هذا الهيكل المتتالي، حتى لو كان أحد المكثفات المتسلسلة الداخلية لـ FLEXISAFE MLCC قصير الدائرة، يمكن لهذه الأجهزة الحفاظ على سعتها المقدرة.
ضمان الأداء المستقر لتصميم السيارة
بالإضافة إلى الموثوقية العالية، تعتمد العديد من الأنظمة الفرعية للسيارات أيضًا على الاستقرار العالي وأداء الخسارة المنخفض والحد الأدنى من تغيرات السعة بسبب درجة الحرارة أو الجهد الكهربي أو الشيخوخة. بالنسبة لهذه التصميمات، يمكن للمطورين استخدام المكثفات العازلة Kyocera AVX C0G (NP0) التي تتوافق مع معايير AEC-Q200، مثل 08051A102J4T2A 1000 pF SMT MLCC أو AR215A102J4R 1000 pF شعاعي الرصاص MLCC.
يتم تصنيع المكثفات العازلة Kyocera AVX C0G (NP0) باستخدام المواد العازلة الأكثر استقرارًا، مع تفاوتات صغيرة وميزات استقرار ممتازة، بما في ذلك:
انحراف السعة البسيطة أو التباطؤ: أقل من ± 0.05%، بينما يمكن أن تصل المكثفات ذات الأغشية الرقيقة إلى ± 2%
الحد الأدنى من تأثير الشيخوخة: التغير النموذجي في السعة لـ C0G (NP0) أقل من ± 0.1%، وهو ما يمثل خمس معظم المواد العازلة الأخرى (الشكل 2، اليسار)
تتغير السعة بشكل طفيف جدًا مع درجة الحرارة: فقط 0 ± 30 جزء في المليون لكل درجة مئوية (° C)، وهو أقل من ± 0.3% درجة مئوية ضمن نطاق درجة الحرارة المقدر من -55 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية لهذه الأجهزة (الشكل 2، يمين).