TDK專訪:汽車領域的被動器件應用和市場
發布時間:2009-12-09 來源:電子元件技術網
新聞事件:
用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)的(de)被(bei)動(dong)器(qi)件(jian)不(bu)同(tong)於(yu)一(yi)般(ban)民(min)用(yong)產(chan)品(pin),一(yi)直(zhi)要(yao)求(qiu)具(ju)有(you)高(gao)信(xin)賴(lai)性(xing),能(neng)適(shi)應(ying)高(gao)溫(wen),振(zhen)動(dong),衝(chong)擊(ji)這(zhe)類(lei)嚴(yan)酷(ku)的(de)環(huan)境(jing)。特(te)別(bie)是(shi)驅(qu)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)的(de)被(bei)動(dong)器(qi)件(jian)發(fa)生(sheng)問(wen)題(ti),很(hen)可(ke)能(neng)會(hui)引(yin)起(qi)重(zhong)大(da)事(shi)故(gu),後(hou)果(guo)嚴(yan)重(zhong)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)控(kong)製(zhi)係(xi)的(de)不(bu)良(liang)發(fa)生(sheng),生(sheng)產(chan)被(bei)動(dong)器(qi)件(jian)時(shi),在(zai)汽(qi)車(che)專(zhuan)用(yong)工(gong)序(xu)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)徹(che)底(di)實(shi)施(shi)特(te)殊(shu)的(de)品(pin)質(zhi)管(guan)理(li)。
從前,在車載用這一框架範圍裏,如果是用於汽車的話,要求所有的零部件都具備高信賴性,連材料,構造都采用專用物品。
danshi,tongyangshiyongyuqiche,shiyongdebuweibutong,duilingbujiandeyaoqiuyebujinxiangtong。yinci,jinlaigenjubutongyaoqiudeshiyonghuanjing,gengxihuadixuanzezuiheshidelingbujian,zongchengbenyejiangdile。
比如:使用在引擎,動力傳輸,排氣這種驅動係部位時,就需要使用車載信賴性達到可對應125~175度的部件。汽車導航,車載影音,ETC係統這種使用在車廂內部的情況,也可以采用適用溫度範圍在105度以下的一般民用被動器件。
guanyushiyongzaigaowenhuanjingxiadebeidongqijian,bujinshizaicailiaofangmianxuanzenaigaowendecailiao,haixuyaoyingfuyouyugezhongcailiaorepengzhangchanshengdeyingliduiqijianzaochengdepohuai(裂縫等)。部件的形狀越大,發生的應力就越大,所以就需要下功夫想辦法減小熱衝擊時的應力。
舉個例子:SMD Power Inductor 為了減少基板的膨脹應力,不依靠粘著劑,采用發生應力較少的應力釋放(Stress Release)構造的端子構造。
lingwai,bijiaoxiazuchengdiangandezhuyaocailiao,cixingti,juanxianheduanzi,repengzhangxishuyouhendachayideshuzhidizuohezhanzhejidengfuzhucailiao,doujinkenengbushiyonghuoshaoshiyong,budanzaijibandeyinglishangxiagongfu,hainuliyizhichanpinneibuyinglidechansheng。
近年來,在不斷應對環保,汽車節省燃油費,安全化的進程中,測試胎壓係統(TPMS),無鑰進入係統(RKE),汽車防盜係統(Immobilizer)等越來越多的使用起接收電波的天線線圈(Transponder Coil)
另外,加上ECU和安全氣囊,HEV的逆變器(Inverter)控製,ECB,HID leveling,EPS升壓,帶AFS功能的HID,車(che)載(zai)相(xiang)機(ji),及(ji)車(che)輛(liang)控(kong)製(zhi)都(dou)導(dao)入(ru)了(le)新(xin)的(de)通(tong)信(xin)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)也(ye)不(bu)斷(duan)進(jin)入(ru),汽(qi)車(che)的(de)電(dian)子(zi)化(hua)進(jin)程(cheng)越(yue)來(lai)越(yue)快(kuai)了(le)。隨(sui)著(zhe)使(shi)用(yong)的(de)車(che)載(zai)器(qi)件(jian)增(zeng)加(jia),包(bao)括(kuo)噪(zao)音(yin)對(dui)策(ce)部(bu)件(jian),被(bei)動(dong)線(xian)圈(quan)產(chan)品(pin)的(de)需(xu)求(qiu)將(jiang)不(bu)斷(duan)擴(kuo)大(da)。
車(che)載(zai)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)的(de)使(shi)用(yong)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia),又(you)因(yin)為(wei)必(bi)須(xu)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)地(di)保(bao)證(zheng)車(che)內(nei)空(kong)間(jian),所(suo)以(yi),各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)將(jiang)從(cong)車(che)內(nei)挪(nuo)至(zhi)車(che)外(wai),特(te)別(bie)會(hui)被(bei)安(an)裝(zhuang)在(zai)引(yin)擎(qing)等(deng)更(geng)加(jia)惡(e)劣(lie)的(de)環(huan)境(jing)裏(li)。
引擎室內裝的不僅是從前的ECU,還有很多其他的零部件,引擎室的空間就更加不夠了。特別是把電池電壓轉換至各種必要電壓的DCDC轉換器的需求增大,安裝的空間就更小了,因此,就要求零部件小型化。
提高開關頻率對DCDC轉換器的小型化轉變很有效。由於開關頻率上升,即便相同的電流值,也能降低電源電感的感值,就能實現小型化。
以前,車載用的DCDC轉換器和一般的民用品相比,一般普遍使用100kHz不到的比較低的驅動,但是最近為了小型化,民用的電子設備裏使用的開關頻率迅速上升,過去的環狀卷線型的電源電感小型化了,向SMD化轉變。
環狀卷線的線圈基本上是靠手工卷線,操作員工不同,參差很大。但是由於SMD化後,自動卷線,不僅做到了小型化,更提高了品質的穩定性。
另一方麵,汽車大部分都有AM收音,考慮到收音噪音的影響,DCDC轉換器的開關頻率需要避開AM收音頻率帶(AM收音頻率帶540~1620kHz)。
因此,要將開關頻率提高到500kHz以上,就必須一下子把頻率帶做到1.6MHz之上,但是以現狀來看很難。這是轉換器小型化的難點。
另外,電源電感會伴隨發熱,在高溫下使用的情況下,有適用溫度的上限,還受自身升溫的製約。
也就是說假定周圍溫度為室溫~65℃,民用可以上升40℃,與此相對使用在高溫環境下的話,允許溫度上升的空間小,可能會導致通過的電流小於民用產品的電流。
一直以來,一般的電感是以Ni-Zn係的鐵氧體作為磁芯de,zhezhongcailiaosuiranqiangdujiaogao,danshibaohecishumidujiaodi,gaowenshi,baohecishumiduhuijiangdi,zaidianzibujianqudongriqudidianya,dadianliuhuadejinri,zheleixiaoxinghuachanpinwufaduiyingdadianliu。yaozaigaowenhuanjingxiatongguogengdadedianliu,jiuyaoshiyongyoubaohecishumidugaoqiesunhaoxiaodeMn-Zn鐵氧體磁芯構成的電感。一般而言,Mn-Zn鐵氧體材料的電感,磁芯的中腳部分會形成Gap,磁芯的中腳部分開始較容易飽和。如圖4 VLM所示,結構是由口字形磁芯(磁性結合型磁芯)和棒狀磁芯組成。采用了這種構造後,將本來容易產生飽和的中心磁芯的中腳部分分成上下兩部分,在上下根部形成Gap,不易出現部分飽和,能夠容許更大電流通過。另外,由於Gap分散在卷線的上下兩端,可以減少從Gapxieloudecishuduijuanxiandeyingxiang。guodianliusunshijianshao,dianyuanxiaolvyetigaole。zaizhe,haikeshiyongjinshucixindediangan。tadebaohecishumidugenggao,shouwenduyingxiangbaohedianliudebianhuahenshao。rutu6 ERM6050所示。金屬磁芯的電感還有另外一款複合金屬型的電感(圖7 SPM係列)。


我們不能否定電源電感中泄漏的磁束不會引起各9種誤動作,所以就致力於把Gap做到線圈的下方(圖2 LTF5022);把Gap轉到電感內部(圖4 VLM係列)。
受(shou)各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)控(kong)製(zhi)的(de)影(ying)響(xiang),電(dian)源(yuan)電(dian)感(gan)的(de)可(ke)聽(ting)頻(pin)率(lv)帶(dai)信(xin)號(hao)可(ke)能(neng)重(zhong)疊(die),發(fa)出(chu)嘶(si)響(xiang)。如(ru)果(guo)安(an)裝(zhuang)在(zai)引(yin)擎(qing)室(shi)內(nei)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)問(wen)題(ti),但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)對(dui)車(che)內(nei)環(huan)境(jing)安(an)靜(jing)性(xing)的(de)提(ti)高(gao),這(zhe)類(lei)器(qi)件(jian)安(an)裝(zhuang)在(zai)引(yin)擎(qing)室(shi)之(zhi)外(wai)的(de)場(chang)所(suo)時(shi),電(dian)源(yuan)電(dian)感(gan)的(de)低(di)噪(zao)音(yin)對(dui)策(ce)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。
可(ke)聽(ting)頻(pin)率(lv)帶(dai)的(de)信(xin)號(hao)隻(zhi)要(yao)通(tong)電(dian),就(jiu)不(bu)能(neng)完(wan)全(quan)抑(yi)製(zhi)鳴(ming)叫(jiao)的(de)發(fa)生(sheng)。但(dan)是(shi)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)鳴(ming)叫(jiao),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)采(cai)取(qu)使(shi)用(yong)低(di)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)材(cai)料(liao),減(jian)少(shao)組(zu)成(cheng)部(bu)件(jian),向(xiang)更(geng)小(xiao)型(xing)化(hua)發(fa)展(zhan),及(ji)固(gu)定(ding)部(bu)件(jian)盡(jin)可(ke)能(neng)把(ba)固(gu)有(you)頻(pin)率(lv)提(ti)高(gao)到(dao)可(ke)聽(ting)頻(pin)率(lv)帶(dai)之(zhi)上(shang)這(zhe)類(lei)方(fang)法(fa)解(jie)決(jue)。
如同圖7 SPM係列這類的複合金屬型產品不僅僅能對應高溫時的大電流,因為繞線和磁芯材料是一體成形的,更能有效抑製繞線的振動,降低鳴叫。
隨著今後電動汽車及混合動力車的發展,汽車的電子化也將加速發展。與此同時,對應的被動部件也將不斷地向小型化,生產自動化,SMD化演變。可以預計未來的需求會越來越大。
- TDK接受專訪
- 探討汽車領域的被動器件應用和市場
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從前,在車載用這一框架範圍裏,如果是用於汽車的話,要求所有的零部件都具備高信賴性,連材料,構造都采用專用物品。
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比如:使用在引擎,動力傳輸,排氣這種驅動係部位時,就需要使用車載信賴性達到可對應125~175度的部件。汽車導航,車載影音,ETC係統這種使用在車廂內部的情況,也可以采用適用溫度範圍在105度以下的一般民用被動器件。
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舉個例子:SMD Power Inductor 為了減少基板的膨脹應力,不依靠粘著劑,采用發生應力較少的應力釋放(Stress Release)構造的端子構造。

lingwai,bijiaoxiazuchengdiangandezhuyaocailiao,cixingti,juanxianheduanzi,repengzhangxishuyouhendachayideshuzhidizuohezhanzhejidengfuzhucailiao,doujinkenengbushiyonghuoshaoshiyong,budanzaijibandeyinglishangxiagongfu,hainuliyizhichanpinneibuyinglidechansheng。

近年來,在不斷應對環保,汽車節省燃油費,安全化的進程中,測試胎壓係統(TPMS),無鑰進入係統(RKE),汽車防盜係統(Immobilizer)等越來越多的使用起接收電波的天線線圈(Transponder Coil)

車(che)載(zai)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)的(de)使(shi)用(yong)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia),又(you)因(yin)為(wei)必(bi)須(xu)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)地(di)保(bao)證(zheng)車(che)內(nei)空(kong)間(jian),所(suo)以(yi),各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)將(jiang)從(cong)車(che)內(nei)挪(nuo)至(zhi)車(che)外(wai),特(te)別(bie)會(hui)被(bei)安(an)裝(zhuang)在(zai)引(yin)擎(qing)等(deng)更(geng)加(jia)惡(e)劣(lie)的(de)環(huan)境(jing)裏(li)。
引擎室內裝的不僅是從前的ECU,還有很多其他的零部件,引擎室的空間就更加不夠了。特別是把電池電壓轉換至各種必要電壓的DCDC轉換器的需求增大,安裝的空間就更小了,因此,就要求零部件小型化。
提高開關頻率對DCDC轉換器的小型化轉變很有效。由於開關頻率上升,即便相同的電流值,也能降低電源電感的感值,就能實現小型化。
以前,車載用的DCDC轉換器和一般的民用品相比,一般普遍使用100kHz不到的比較低的驅動,但是最近為了小型化,民用的電子設備裏使用的開關頻率迅速上升,過去的環狀卷線型的電源電感小型化了,向SMD化轉變。
環狀卷線的線圈基本上是靠手工卷線,操作員工不同,參差很大。但是由於SMD化後,自動卷線,不僅做到了小型化,更提高了品質的穩定性。
另一方麵,汽車大部分都有AM收音,考慮到收音噪音的影響,DCDC轉換器的開關頻率需要避開AM收音頻率帶(AM收音頻率帶540~1620kHz)。
因此,要將開關頻率提高到500kHz以上,就必須一下子把頻率帶做到1.6MHz之上,但是以現狀來看很難。這是轉換器小型化的難點。
另外,電源電感會伴隨發熱,在高溫下使用的情況下,有適用溫度的上限,還受自身升溫的製約。
也就是說假定周圍溫度為室溫~65℃,民用可以上升40℃,與此相對使用在高溫環境下的話,允許溫度上升的空間小,可能會導致通過的電流小於民用產品的電流。
一直以來,一般的電感是以Ni-Zn係的鐵氧體作為磁芯de,zhezhongcailiaosuiranqiangdujiaogao,danshibaohecishumidujiaodi,gaowenshi,baohecishumiduhuijiangdi,zaidianzibujianqudongriqudidianya,dadianliuhuadejinri,zheleixiaoxinghuachanpinwufaduiyingdadianliu。yaozaigaowenhuanjingxiatongguogengdadedianliu,jiuyaoshiyongyoubaohecishumidugaoqiesunhaoxiaodeMn-Zn鐵氧體磁芯構成的電感。一般而言,Mn-Zn鐵氧體材料的電感,磁芯的中腳部分會形成Gap,磁芯的中腳部分開始較容易飽和。如圖4 VLM所示,結構是由口字形磁芯(磁性結合型磁芯)和棒狀磁芯組成。采用了這種構造後,將本來容易產生飽和的中心磁芯的中腳部分分成上下兩部分,在上下根部形成Gap,不易出現部分飽和,能夠容許更大電流通過。另外,由於Gap分散在卷線的上下兩端,可以減少從Gapxieloudecishuduijuanxiandeyingxiang。guodianliusunshijianshao,dianyuanxiaolvyetigaole。zaizhe,haikeshiyongjinshucixindediangan。tadebaohecishumidugenggao,shouwenduyingxiangbaohedianliudebianhuahenshao。rutu6 ERM6050所示。金屬磁芯的電感還有另外一款複合金屬型的電感(圖7 SPM係列)。



受(shou)各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)控(kong)製(zhi)的(de)影(ying)響(xiang),電(dian)源(yuan)電(dian)感(gan)的(de)可(ke)聽(ting)頻(pin)率(lv)帶(dai)信(xin)號(hao)可(ke)能(neng)重(zhong)疊(die),發(fa)出(chu)嘶(si)響(xiang)。如(ru)果(guo)安(an)裝(zhuang)在(zai)引(yin)擎(qing)室(shi)內(nei)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)問(wen)題(ti),但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)對(dui)車(che)內(nei)環(huan)境(jing)安(an)靜(jing)性(xing)的(de)提(ti)高(gao),這(zhe)類(lei)器(qi)件(jian)安(an)裝(zhuang)在(zai)引(yin)擎(qing)室(shi)之(zhi)外(wai)的(de)場(chang)所(suo)時(shi),電(dian)源(yuan)電(dian)感(gan)的(de)低(di)噪(zao)音(yin)對(dui)策(ce)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。
可(ke)聽(ting)頻(pin)率(lv)帶(dai)的(de)信(xin)號(hao)隻(zhi)要(yao)通(tong)電(dian),就(jiu)不(bu)能(neng)完(wan)全(quan)抑(yi)製(zhi)鳴(ming)叫(jiao)的(de)發(fa)生(sheng)。但(dan)是(shi)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)鳴(ming)叫(jiao),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)采(cai)取(qu)使(shi)用(yong)低(di)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)材(cai)料(liao),減(jian)少(shao)組(zu)成(cheng)部(bu)件(jian),向(xiang)更(geng)小(xiao)型(xing)化(hua)發(fa)展(zhan),及(ji)固(gu)定(ding)部(bu)件(jian)盡(jin)可(ke)能(neng)把(ba)固(gu)有(you)頻(pin)率(lv)提(ti)高(gao)到(dao)可(ke)聽(ting)頻(pin)率(lv)帶(dai)之(zhi)上(shang)這(zhe)類(lei)方(fang)法(fa)解(jie)決(jue)。
如同圖7 SPM係列這類的複合金屬型產品不僅僅能對應高溫時的大電流,因為繞線和磁芯材料是一體成形的,更能有效抑製繞線的振動,降低鳴叫。
隨著今後電動汽車及混合動力車的發展,汽車的電子化也將加速發展。與此同時,對應的被動部件也將不斷地向小型化,生產自動化,SMD化演變。可以預計未來的需求會越來越大。
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