Vishay無(wú)源元件，滿足車載高性能需求 - 全文

　　汽車?yán)锏目刂圃O(shè)備非常復(fù)雜，還要組成網(wǎng)絡(luò)，要求各個(gè)電子元件具有最高的可靠性，一些元件的缺陷率要達(dá)到零。高耗能的電氣產(chǎn)品需要更高的發(fā)電機(jī)電壓（如48V）、無(wú)損耗的開關(guān)穩(wěn)壓器和智能的能量管理，能以最高的效率應(yīng)對(duì)設(shè)備的電能需求。新式環(huán)境傳感器、主動(dòng)安全系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)帶有直接和快速的反饋環(huán)路，以及與所有中央執(zhí)行器（如剎車和轉(zhuǎn)向）通（信的功能，只有采用比以往更快的模擬信號(hào)才能工作，這些模擬信號(hào)必須在沒有干擾的情況下進(jìn)行傳輸。例如，雨量探測(cè)器與控制剎車的電子裝置通信，根據(jù)環(huán)境影響來(lái)調(diào)整剎車動(dòng)作。

　　在存在相當(dāng)大的電壓波動(dòng)、瞬態(tài)、高脈沖和紋波電流的非?？量痰呢?fù)載環(huán)境中，除了對(duì)電氣性能有很高的要求以外，電子零件和元件還會(huì)受到劇烈的外部負(fù)載的影響，例如汽車應(yīng)用里極端的溫度波動(dòng)、潮濕、強(qiáng)烈振動(dòng)和極高的工作溫度等。因此，電子零件和元件必須滿足針對(duì)無(wú)源零件的特別高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)被Automotive Electronics Council匯總在AEC_Q200標(biāo)準(zhǔn)里。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了壓力測(cè)試，確保在汽車應(yīng)用里零部件的功能不會(huì)出問題。除了各種標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)流程和用戶提出的特定認(rèn)證，Vishay還根據(jù)TS16949對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行了認(rèn)證，引入了“Safe Launch Policy”、“Maverick Lot Program”或“Robustness Validation”等質(zhì)量保證概念，并將這些概念擴(kuò)展到產(chǎn)品開發(fā)和銷售環(huán)節(jié)。

　　一般情況下，使用者馬上會(huì)想到最常用的標(biāo)準(zhǔn)零組件，比如片式電阻、MLCC、鋁電解電容器，或是在對(duì)可靠性和性能有特殊要求的地方使用MELF電阻。然而，在必須考慮汽車應(yīng)用的特殊要求時(shí)，人們?cè)絹?lái)越頻繁地使用定制的無(wú)源元件。通過下面選擇的應(yīng)用可以看出，這個(gè)趨勢(shì)愈發(fā)顯著。

　　重點(diǎn)消除EMI

　　為了保證來(lái)自各個(gè)制造商的大量電子設(shè)備能夠互不干擾和通信，汽車制造商制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制EMI。為了盡可能高效地滿足這些不斷增加的EMC要求，同時(shí)使用最少的空間和和產(chǎn)生最少的功耗， Vishay特別針對(duì)車載電子的使用環(huán)境，引入了全屏蔽的SMD IHLP 系列4040、5050和6767型電感器。IHLP系列使用鐵粉技術(shù)，在很寬的負(fù)載和溫度范圍內(nèi)都能保持優(yōu)異的飽和反應(yīng)，工作溫度高達(dá)155°C，可以針對(duì)個(gè)別應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，用做EMI濾波器或儲(chǔ)能電感。

　　很多陶瓷電容器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是抑制汽車領(lǐng)域的射頻干擾（RFI）。這些電容器具有優(yōu)異的濾波特性，共同點(diǎn)是都通過了AEC_Q200認(rèn)證。Vishay的產(chǎn)品也包括專門用于汽車的多層片式電容器，有軸向封裝和直插式封裝，以及SMD的產(chǎn)品。這些電容器的最高工作溫度高達(dá)160°C，是市場(chǎng)上達(dá)到這種性能的首批產(chǎn)品。截止目前，還沒有其他制造商能夠提供通過汽車標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定的類似元件。為滿足汽車領(lǐng)域不斷提高溫度的要求，Vishay正在開發(fā)一款通過汽車級(jí)認(rèn)證，最高工作溫度甚至達(dá)到175°C的MLCC，將在2013年內(nèi)投放市場(chǎng)。

　　DEEQ和DDZZ系列穿心電容器通過汽車標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，對(duì)高頻電磁干擾的抑制能力更佳。這些電容器用陶瓷空心圓柱體做為電介質(zhì)。這些電容器在高頻下的阻抗很低，把它們連到需要濾波的直流電纜上，就可以把這個(gè)頻率范圍的干擾過濾和釋放到地。試驗(yàn)表明，Vishay的MLCC具有非常好的濾波性能。然而，使用穿心電容器甚至可以進(jìn)一步提高抑制電磁干擾的能力，尤其是在頻率超過100MHz的超高頻情況下，幾乎可以把整個(gè)頻率范圍內(nèi)的干擾都消除干凈。最為重要的是，在電子設(shè)備里值得使用這些電容器，因?yàn)槠囍圃焐提槍?duì)這些設(shè)備制定了特別嚴(yán)格的與電磁輻射有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　起步-停車和HEV技術(shù)

　　一個(gè)更有意思和迅猛增長(zhǎng)的用途是針對(duì)起步-停車（微混）和HEV（混合動(dòng)力）技術(shù)的雙向、智能電流檢測(cè)。要調(diào)節(jié)起步-停車的能耗，智能電流檢測(cè)電阻就成為了關(guān)鍵元件。大多數(shù)汽車制造商都需要特殊的解決方案，以便在電氣系統(tǒng)里優(yōu)化能量管理。Vishay可以支持這些用戶特定的對(duì)結(jié)構(gòu)和電氣標(biāo)準(zhǔn)的要求，如提供在一個(gè)元件內(nèi)集成阻值為50 μΩ~250μΩ旁路電阻，ASIC和帶有用戶特定連接（插頭）的接口全集成方案。Power Metal Strip?電阻可實(shí)現(xiàn)1000A的連續(xù)電流和3000A的電流浪涌。

　　另外，汽車制造商需要能在所有的汽車工作狀態(tài)下滿足各種能量需求的高效、雙向電壓轉(zhuǎn)換器。最重要的是，這對(duì)于無(wú)損耗轉(zhuǎn)換的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率至關(guān)重要。輸出功率高達(dá)3kW，絕緣強(qiáng)度達(dá)到3kV的小尺寸、特別定制的平面變壓器可以滿足這些要求。這些變壓器具有出色的電流阻斷能力、高效率、低損耗和高安全性，使用逆變器時(shí)的輸出功率超過1kW，工作電壓超過60V。高性能系列的IHLP8787電感器具有極低的直流阻抗，可以在輸入或輸出端進(jìn)行組合濾波，保證能有效地抑制干擾信號(hào)。MKP1848膜電容器能確保在中間回路里儲(chǔ)存必要的電荷，可與電感器組合起來(lái)進(jìn)行濾波。

　　最后是厚膜高壓電阻，在變壓器啟動(dòng)和停止或出現(xiàn)意外情況時(shí)，這種電阻可以對(duì)變壓器存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行充電或放電，對(duì)電沖擊提供足夠的安全保障。

　　功率譜的另一端是對(duì)更高精度和更小尺寸的需求在增加，小型化以及在新型汽車中增加電子產(chǎn)品的比重正在推動(dòng)這種需求。通過提高公差等級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)更高的精度，公差等級(jí)變得越來(lái)越低，溫度系數(shù)也變得越來(lái)越低。薄膜電阻陣列集成多個(gè)電阻，組合在一個(gè)陶瓷載體上，可以比較好地滿足應(yīng)用對(duì)更少空間、更高精度和電氣穩(wěn)定性的要求。通過這種集成，像這樣的零件安裝所需的空間要少于使用同樣數(shù)量的單個(gè)電阻的情況。這樣就可以提高電子電路的封裝密度，從而在單位面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能。薄膜電阻陣列還被用在電阻的相關(guān)動(dòng)作起重要作用的地方。由于熱傳導(dǎo)，熱輻射或是周圍電子零件的熱對(duì)流，在同一塊印制電路板上的環(huán)境溫度通常是不一樣的。如果使用獨(dú)立的電阻，環(huán)境溫度的變化引起的電阻變化是不同的。電阻陣列提供了一個(gè)很好的辦法，能夠保證集成的所有電阻處在恒定的環(huán)境溫度下。對(duì)電阻進(jìn)行集成后，所有電阻在溫度變化時(shí)的行為是一致的。薄膜電阻陣列的典型應(yīng)用包括在運(yùn)算放大器電路或DC-DC轉(zhuǎn)換器中用來(lái)采樣的分壓器和反饋電路。高導(dǎo)熱陶瓷使得所有電阻的溫度都處在差不多同樣的溫度水平上。這樣就可以保證固定電壓穩(wěn)壓器的輸出電壓不會(huì)受到溫度的影響。AT-Grade-Series ACAS AT系列薄膜電阻陣列通過了AEC-Q200認(rèn)證，由2個(gè)或4個(gè)集成的0603尺寸的電阻組成。陣列最多能集成4個(gè)獨(dú)立電阻，能夠限定相對(duì)公差和相對(duì)TC（溫度系數(shù)）。在陶瓷載體上實(shí)現(xiàn)的電阻值可以是完全相同的各種數(shù)值。車廠使用經(jīng)過AEC-Q200認(rèn)證的MPMA精密配對(duì)電阻網(wǎng)絡(luò)，做為上述產(chǎn)品的車用高端特異產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)極低的TC跟蹤和低至±0.05%的公差，使用模壓SMD SOT-23外殼進(jìn)行保護(hù)。這并不是特殊元件的全部?jī)?nèi)容。上面提到的例子僅僅為各種各樣的應(yīng)用和產(chǎn)品選項(xiàng)給出了一個(gè)提示。從帶有柔性聚合物觸點(diǎn)的MLCC到用于電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車的MKP1849高性能直流中間回路電容，從小型薄膜片式電阻到高溫鋁電解電容器，從WSL Power Metal Strip SMD檢流電阻到直接連到汽車電池，用于熱保護(hù)的HCTF高電流溫度熔斷器。無(wú)源零件的應(yīng)用和針對(duì)車用需求的解決方案十分廣泛，而且在持續(xù)增加。前提是，除了要開發(fā)比以前更小和更高性能的功率元件，還要采用定制的專用元器件，元器件之間要能順暢地相互作用。

——本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)3月《電源技術(shù)特刊》“透視新設(shè)計(jì)”欄目，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！