作者：Stephen Evanczuk

投稿人：DigiKey 北美編輯

汽車應用面臨著一系列復雜的要求，從對電子子系統的高性能、可靠性和安全性的基本要求，到日益增長的多樣化連接選擇要求，不一而足。由于汽車環境惡劣，需要更緊湊的子系統，以及向高壓電動汽車 (EV) 和混合動力汽車發展趨勢需要，滿足這些要求具有挑戰性。

開發人員需要種類繁多的電容器、電路保護器件和射頻 (RF) 天線，這些產品既要達到或超過 AEC-Q200 標準，又要滿足汽車設計中與性能、可靠性、安全性和連接性有關的挑戰。為了克服這些挑戰，汽車系統設計人員可以找一家在符合汽車電子委員會資質 200 (AEC-Q200) 標準的電容器、電路保護器件和兼容射頻天線方面具有專長的公司。這樣做既可以節省時間，又可以提高設計成功可能性。

本文首先簡要概述了新興汽車應用的主要趨勢和設計挑戰。然后介紹了 [Kyocera AVX] 的解決方案，并說明這些解決方案是如何幫助應對這些挑戰的。

汽車發展趨勢如何重塑設計要求

對更多特性和功能的需求大大增加了汽車電子設備的數量。除了高級駕駛輔助系統 (ADAS) 等眾多面向消費者的子系統外，嵌入式電子子系統還有助于提高傳統動力汽車和電動汽車的安全性、效率和舒適性。特別是在電動汽車中，電子子系統在確保高壓動力系統和電池管理系統的功率和效率方面發揮著核心作用。

行業趨勢要求傳統和電動汽車電子子系統的開發人員提供更緊湊、更經濟的設計，同時保持最高水平的性能、可靠性和安全性。Kyocera AVX[ 符合 AEC-Q200 標準的組件] 可滿足支持這些新興趨勢所需的多種電子系統的不同要求。

電容器為基本汽車設計要求提供了支持

Kyocera AVX 的電容器可滿足汽車電子子系統對性能、可靠性和安全性的基本要求。這些電容器采用多種技術，為設計人員提供了必要的額定特性、功能、封裝和安裝類型組合，包括表面貼裝技術 (SMT) 和徑向引線版本。

對于需要最小封裝、高可靠性、高電容和低等效串聯電阻 (ESR) 的應用，設計人員通常會采用多層陶瓷片式電容器 (MLCC)，例如 Kyocera AVX 的 AEC-Q200[ 汽車級 SMT MLCC] 系列。例如，[KAS21BR72A222JM] 是一款額定值為 2200 皮法 (pF) 和 100 伏特的 MLCC，采用標準 0805 SMT 封裝，尺寸為 2.01 × 1.25 毫米 (mm)。

過去，汽車設計中使用的傳統 MLCC 通常會因機械應力以及器件的熱膨脹系數與印刷電路板的熱膨脹系數不匹配而失效。Kyocera AVX 通過創新的 FLEXITERM 技術解決了這一問題，該技術采用了導電聚合物層，即使在電路板彎曲、振動和熱膨脹時也能保持電容器電極和終端之間的電氣連接。這一聚合物層有助于在不增加電容器 ESR 的情況下減少常見故障源。

為了進一步防止在安全關鍵型應用中出現故障，包括 KAS21BR72A222JM 在內的一些 Kyocera AVX MLCC 將 FLEXITERM 與 FLEXISAFE 技術結合在了一起。Kyocera AVX 的 [FLEXISAFE MLCC] （圖 1）采用內部級聯電極設計，在單個 MLCC 封裝中串聯了兩個電容器。

圖 1：Kyocera AVX 的 FLEXITERM MLCC 技術在電極和終端之間加入了導電聚合物層，有助于在機械應力和熱失配的情況下保持器件和電路板之間的電氣連接。（圖片來源：Kyocera AVX）

有了這種級聯結構，即使 FLEXISAFE MLCC 的一個內部串聯電容器短路，這些器件也能保持額定電容。

確保汽車設計性能穩定

除了高可靠性，許多汽車子系統還依賴于高穩定、低損耗的性能，以及因溫度、電壓或老化而導致的最小電容變化。對于這些設計，開發人員可以采用 Kyocera AVX 符合 AEC-Q200 標準的 [C0G (NP0)] 電介質電容器，如 [08051A102J4T2A] 1000 pF SMT MLCC 或 [AR215A102J4R] 1000 pF 徑向引線 MLCC。

Kyocera AVX C0G (NP0) 電介質電容器采用最穩定的電介質打造，公差小，具有出色的穩定性特征，具體包括：

• 微小的電容漂移或磁滯：小于 ±0.05% ，而薄膜電容器則高達 ±2%
• 最小的老化效應：C0G (NP0) 的典型電容變化小于 ±0.1% ，是大多數其他電介質的五分之一（圖 2，左）
• 電容隨溫度變化極小：每攝氏度 (°C) 僅為 0 ±30 ppm，在這些器件的 -55°C 至 +125°C 額定溫度范圍內小于 ±0.3%°C（圖 2，右）。

圖 2：符合 AEC-Q200 標準的 C0G (NP0) 電介質電容器在使用年限（左）和工作溫度（右）范圍內均能保持穩定工作。（圖片來源：Kyocera AVX）

處理具有挑戰性的汽車要求

電動汽車和混合動力汽車的出現引發了對能夠承受這些車輛高壓環境的電容器的需求。Kyocera AVX [SkyCap AR 系列] 符合 AEC-Q200 標準的陶瓷電容器（如額定電壓為 3,000 V 的 [AR30HC102K4R]( 1,000 pF 徑向引線電容器）可滿足這一需求。

隨著汽車子系統中傳感器的增多，需要電容器能夠在高溫環境下可靠工作，例如在引擎蓋下、傳動系統和制動系統中。SkyCap AR 系列產品采用 X8R 電介質，工作溫度范圍為 -55°C 至 +150°C ，電容范圍寬，其中 [AR205F334K4R] 的電容更是高至 0.33 微法 (μF)。

對于更高的工作溫度，Kyocera AVX 的 [THJ 系列] 鉭電容器的工作溫度范圍為 -55°C 至 +175°C，電容從 [THJA104K035RJN] 的 0.1 μF 到 [THJE227K010RJN] 的 220 μF 不等。前者采用標準 1206 (3.2 mm × 1.6 mm) SMT 封裝，后者采用標準 2917 (7.3 mm × 4.3 mm) SMT 封裝。

解決方案的緊湊性在汽車中的重要性與日俱增。Kyocera AVX [W2A 系列] 電容器陣列屬集成無源元件 (IPC) 的模塊化器件，符合 AEC-Q200 標準，在單個 0508 (1.3 mm × 2.1 mm) 封裝中可提供兩個或四個電容器。[W3A43C104K4Z2A] 是該公司符合 IPC AEC-Q200 標準的 [W3A 系列] 電容器陣列的一部分，它是一種 FLEXITERM 陶瓷 IPC 電容器陣列，在單個 0612 (1.6 mm × 3.2 mm) 封裝中集成了四個 0.1 μF 電容器。與使用分立電容器的設計相比，這種特性組合提供了一種可承受機械和熱應力的緊湊型解決方案，大大節省了電路板空間（圖 3）。

圖 3：采用 0612 封裝的 W3A 四元件電容器陣列（如 W3A43C104K4Z2A）可承受機械和熱應力，同時大大節省了電路板空間。（圖片來源：Kyocera AVX）

Kyocera AVX 符合 AEC-Q200 標準的電容器種類繁多，可滿足日益多樣化的要求；然而，更先進、更高電壓的電動汽車架構增加了對穩健電路保護的要求。

在惡劣的汽車環境中保護敏感的電子元件

Kyocera AVX 符合 AEC-Q200 標準的 [TransGuard] 多層壓敏電阻旨在提供強大的保護功能，能夠提供雙向過壓保護，保護敏感的汽車電子元件。它們還具有必要的電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 衰減功能，可減輕信號失真并滿足監管要求。在提供雙向過壓保護方面，這些元件的功能與背靠背的齊納二極管類似，但響應時間小于 1 納秒 (ns)（圖 4），因此能夠更快地應對過壓事件。

圖 4：盡管 TransGuard 壓敏電阻的功能與背靠背的齊納二極管類似，但其導通時間明顯更快，可確保快速響應過壓事件。（圖片來源：Kyocera AVX）

TransGuard 系列產品可滿足高可靠性、大電流處理和高能量吸收等一系列性能要求。[VCAS040205X150WP] 具有 5.6 伏直流 (VDC) 工作電壓、18 伏箝位電壓和 20 安培 (A) 浪涌電流，工作溫度范圍為 -55°C 至 +125°C，為傳感器系統保護等許多低能耗應用提供了有效的解決方案。[VGAH322026Z570DP] 的額定浪涌電流為 1.8 千安培 (kA)，額定能量為 13 焦耳 (J)，工作溫度范圍為 +55°C 至 +150°C，可滿足引擎蓋下和其他地方的高能量、高溫度應用要求。[TransGuard FLEXITERM 系列] 提供的器件具有類似的廣泛保護特性，以及針對機械應力和熱失配的強大保護。

為了幫助開發人員保護溫度敏感型應用或高溫場所中的汽車電路，Kyocera AVX 符合 AEC-Q200 標準的負溫度系數 (NTC) 熱敏電阻系列通過提供多個系列實現了對性能和制造要求的廣泛支持，具體包括：

• [NB 系列] ，包含的是用于無引線焊接的 SMT 熱敏電阻
• [NC 系列] ，包含的是用于混合裝配的 SMT 熱敏電阻
• [ND03 系列] 和 [NJ28 系列]，包含的是引線式熱敏電阻

對于高精度溫度傳感，像 [NJ28PA0203F--]引線式熱敏電阻這樣的系列產品可提供所需的緊容差和隨溫度變化的急劇電阻變化。對于溫度控制或補償應用，像 [NC20R00105JBA] 這樣的元件可在寬溫度范圍內提供必要的穩定傳感。

實現車輛互聯

隨著車輛之間和車輛內部的無線連接變得越來越重要，Kyocera AVX 的 [A 系列射頻] 天線可滿足對多種連接技術和帶寬的新要求（圖 5）。

圖 5：A 系列射頻天線為滿足多個汽車子系統對多樣化連接選擇日益增長的需求提供了一個標準解決方案。（圖片來源：Kyocera AVX）

這些天線旨在實現產品輕松導入和快速上市，支持用于個人通信、數據網絡、安全系統和導航的領先連接技術，包括以下設備：

• [AP822601]用于蜂窩、Wi-Fi 以及工業、科學和醫療 (ISM) 連接的寬帶天線
• [A9002137] 全球導航衛星系統 (GNSS) 天線，支持個人和商業導航最常用的頻率
• [A9001978] 用于雙頻 Wi-Fi、藍牙或超寬帶 (UWB) 連接的天線

盡管 AEC-Q200 標準并未明確涵蓋天線產品，但 A 系列射頻天線均經過嚴格測試，符合標準中列出的要求和程序，可為開發人員提供汽車系統所需的可靠性和性能水平。

結語

隨著汽車行業朝著更高電子化方向快速發展，設計人員需要元器件能夠在日益緊湊和苛刻的環境中提供更多的性能、可靠性、安全性和連接性。Kyocera AVX 提供各種各樣符合 AEC-Q200 標準的電容器、電路保護器件和射頻天線，以幫助應對這些挑戰。