Les applications automobiles sont confrontées à une série d'exigences complexes, allant des exigences de base en matière de hautes performances, de fiabilité et de sécurité des sous-systèmes électroniques à des exigences de plus en plus diverses en matière de sélection de connexions. En raison de l'environnement automobile difficile et de la nécessité de sous-systèmes plus compacts, ainsi que de la tendance vers les véhicules électriques (VE) à haute tension et les véhicules hybrides, il est difficile de répondre à ces exigences.
Les développeurs ont besoin d'une grande variété de condensateurs, de dispositifs de protection de circuit et d'antennes radiofréquence (RF) qui respectent ou dépassent la norme AEC-Q200 tout en relevant les défis liés aux performances, à la fiabilité, à la sécurité et à la connectivité dans la conception automobile. Pour surmonter ces défis, les concepteurs de systèmes automobiles peuvent rechercher une entreprise possédant une expertise dans les condensateurs, les dispositifs de protection de circuits et les antennes RF compatibles conformes à la norme Automotive Electronics Council Qualification 200 (AEC-Q200). Cette approche peut faire gagner du temps et augmenter les chances de réussite de la conception.
Cet article donne d’abord un bref aperçu des principales tendances et défis de conception dans les applications automobiles émergentes. Ensuite, les solutions de Kyocera AVX ont été présentées et la manière dont ces solutions ont contribué à relever ces défis a été expliquée.
Comment remodeler les exigences de conception dans la tendance de développement de l'automobile
La demande de fonctionnalités supplémentaires a considérablement augmenté le nombre d’appareils électroniques automobiles. Outre divers sous-systèmes orientés vers le consommateur, tels que les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), les sous-systèmes électroniques intégrés contribuent également à améliorer la sécurité, l'efficacité et le confort des véhicules traditionnels et électriques. Dans les véhicules électriques en particulier, les sous-systèmes électroniques jouent un rôle central pour garantir la puissance et l’efficacité des systèmes d’alimentation haute tension et des systèmes de gestion des batteries.
La tendance de l'industrie exige que les développeurs de sous-systèmes électroniques pour véhicules traditionnels et électriques proposent des conceptions plus compactes et économiques tout en maintenant les plus hauts niveaux de performances, de fiabilité et de sécurité. Les composants compatibles AEC-Q200 de Kyocera AVX peuvent répondre aux différentes exigences des divers systèmes électroniques nécessaires pour prendre en charge ces tendances émergentes.
Les condensateurs répondent aux exigences de base de la conception automobile
Les condensateurs du Kyocera AVX peuvent répondre aux exigences de base des sous-systèmes électroniques automobiles en matière de performances, de fiabilité et de sécurité. Ces condensateurs utilisent plusieurs technologies pour fournir aux concepteurs la combinaison nécessaire de caractéristiques nominales, de fonctionnalités, de conditionnement et de types d'installation, y compris la technologie de montage en surface (SMT) et les versions à câbles radiaux.
Pour les applications qui nécessitent un emballage minimal, une fiabilité élevée, une capacité élevée et une faible résistance série équivalente (ESR), les concepteurs utilisent généralement des condensateurs à puce céramique multicouches (MLCC), tels que la série SMT MLCC de qualité automobile AEC-Q200 de Kyocera AVX. Par exemple, KAS21BR72A222JM est un MLCC évalué à 2 200 picofarads (pF) et 100 volts, conditionné en SMT standard 0805, avec des dimensions de 2,01 x 1,25 millimètres (mm).
Dans le passé, les MLCC traditionnels utilisés dans la conception automobile tombaient souvent en panne en raison de contraintes mécaniques et d'une inadéquation entre le coefficient de dilatation thermique du dispositif et le coefficient de dilatation thermique de la carte de circuit imprimé. Kyocera AVX résout ce problème grâce à la technologie innovante FLEXITERM, qui utilise des couches de polymères conducteurs pour maintenir les connexions électriques entre les électrodes et les bornes du condensateur, même en cas de flexion, de vibration et de dilatation thermique du circuit imprimé. Cette couche de polymère permet de réduire les sources courantes de défauts sans augmenter l'ESR du condensateur.
Afin de prévenir davantage les pannes dans les applications critiques pour la sécurité, certains Kyocera AVX MLCC, notamment le KAS21BR72A222JM, ont combiné FLEXITERM avec la technologie FLEXISAFE. Le FLEXISAFE MLCC de Kyocera AVX (Figure 1) adopte une conception d'électrodes internes en cascade, avec deux condensateurs connectés en série dans un seul boîtier MLCC.
Schéma de la technologie Kyocera AVX FLEXITERM MLCC
Figure 1 : La technologie FLEXITERM MLCC de Kyocera AVX ajoute une couche de polymère conducteur entre l'électrode et la borne, ce qui permet de maintenir la connexion électrique entre l'appareil et le circuit imprimé sous contrainte mécanique et inadéquation thermique. (Source de l'image : Kyocera AVX)
Grâce à cette structure en cascade, même si l'un des condensateurs série internes du FLEXISAFE MLCC est court-circuité, ces dispositifs peuvent conserver leur capacité nominale.
Assurer des performances stables de la conception de la voiture
En plus d'une fiabilité élevée, de nombreux sous-systèmes automobiles s'appuient également sur une stabilité élevée, de faibles performances de perte et des changements de capacité minimes dus à la température, à la tension ou au vieillissement. Pour ces conceptions, les développeurs peuvent utiliser des condensateurs diélectriques Kyocera AVX C0G (NP0) conformes aux normes AEC-Q200, tels que 08051A102J4T2A 1 000 pF SMT MLCC ou AR215A102J4R 1 000 pF à plomb radial MLCC.
Les condensateurs diélectriques Kyocera AVX C0G (NP0) sont fabriqués avec le diélectrique le plus stable, avec de faibles tolérances et d'excellentes caractéristiques de stabilité, notamment :
Dérive de capacité ou hystérésis mineure : inférieure à ± 0,05 %, tandis que les condensateurs à couches minces peuvent atteindre jusqu'à ± 2 %
Effet de vieillissement minimum : la variation de capacité typique du C0G (NP0) est inférieure à ± 0,1 %, ce qui représente un cinquième de la plupart des autres diélectriques (Figure 2, à gauche).
La capacité change très peu avec la température : seulement 0 ± 30 ppm par degré Celsius (° C), soit moins de ± 0,3 % ° C dans la plage de température nominale de -55 ° C à +125 ° C pour ces appareils (Figure 2, à droite).