As aplicações automotivas enfrentam uma série de requisitos complexos, que vão desde requisitos básicos de alto desempenho, confiabilidade e segurança de subsistemas eletrônicos até requisitos cada vez mais diversos de seleção de conexões. Devido ao ambiente automóvel rigoroso e à necessidade de subsistemas mais compactos, bem como à tendência para veículos eléctricos de alta tensão (EV) e veículos híbridos, cumprir estes requisitos é um desafio.
Os desenvolvedores exigem uma ampla variedade de capacitores, dispositivos de proteção de circuito e antenas de radiofrequência (RF) que atendam ou excedam o padrão AEC-Q200, ao mesmo tempo que abordam desafios relacionados ao desempenho, confiabilidade, segurança e conectividade no design automotivo. Para superar esses desafios, os projetistas de sistemas automotivos podem procurar uma empresa com experiência em capacitores, dispositivos de proteção de circuitos e antenas de RF compatíveis que estejam em conformidade com o padrão Automotive Electronics Council Qualification 200 (AEC-Q200). Essa abordagem pode economizar tempo e aumentar a probabilidade de um projeto bem-sucedido.
Este artigo primeiro fornece uma breve visão geral das principais tendências e desafios de design em aplicações automotivas emergentes. Em seguida, foram apresentadas as soluções da Kyocera AVX e explicado como essas soluções ajudaram a enfrentar esses desafios.
Como remodelar os requisitos de design na tendência de desenvolvimento de automóveis
A demanda por mais recursos e funções aumentou muito o número de dispositivos eletrônicos automotivos. Além de vários subsistemas orientados para o consumidor, como os sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS), os subsistemas eletrónicos incorporados também contribuem para melhorar a segurança, a eficiência e o conforto dos veículos tradicionais e elétricos. Especialmente em veículos eléctricos, os subsistemas electrónicos desempenham um papel central na garantia da potência e eficiência dos sistemas de energia de alta tensão e dos sistemas de gestão de baterias.
A tendência da indústria exige que os desenvolvedores de subsistemas eletrônicos de veículos tradicionais e elétricos forneçam projetos mais compactos e econômicos, mantendo os mais altos níveis de desempenho, confiabilidade e segurança. Os componentes compatíveis com AEC-Q200 da Kyocera AVX podem atender aos diferentes requisitos de vários sistemas eletrônicos necessários para dar suporte a essas tendências emergentes.
Os capacitores fornecem suporte para requisitos básicos de projeto automotivo
Os capacitores da Kyocera AVX podem atender aos requisitos básicos dos subsistemas eletrônicos automotivos em termos de desempenho, confiabilidade e segurança. Esses capacitores usam múltiplas tecnologias para fornecer aos projetistas a combinação necessária de características nominais, funcionalidade, embalagem e tipos de instalação, incluindo tecnologia de montagem em superfície (SMT) e versões de cabo radial.
Para aplicações que exigem empacotamento mínimo, alta confiabilidade, alta capacitância e baixa resistência em série equivalente (ESR), os projetistas normalmente usam capacitores de chip cerâmico multicamadas (MLCC), como a série SMT MLCC de grau automotivo AEC-Q200 da Kyocera AVX. Por exemplo, KAS21BR72A222JM é um MLCC classificado em 2.200 picofarads (pF) e 100 volts, embalado no padrão 0805 SMT, com dimensões de 2,01 x 1,25 milímetros (mm).
No passado, os MLCCs tradicionais usados em projetos automotivos frequentemente falhavam devido ao estresse mecânico e a uma incompatibilidade entre o coeficiente de expansão térmica do dispositivo e o coeficiente de expansão térmica da placa de circuito impresso. A Kyocera AVX resolve esse problema por meio da inovadora tecnologia FLEXITERM, que utiliza camadas de polímero condutor para manter conexões elétricas entre eletrodos e terminais do capacitor, mesmo durante flexão, vibração e expansão térmica da placa de circuito. Esta camada de polímero ajuda a reduzir fontes comuns de falhas sem aumentar a ESR do capacitor.
Para evitar ainda mais falhas em aplicações críticas de segurança, alguns MLCCs AVX da Kyocera, incluindo KAS21BR72A222JM, combinaram FLEXITERM com a tecnologia FLEXISAFE. O FLEXISAFE MLCC da Kyocera AVX (Figura 1) adota um design de eletrodo interno em cascata, com dois capacitores conectados em série em um único pacote MLCC.
Esquema da tecnologia Kyocera AVX FLEXITERM MLCC
Figura 1: A tecnologia FLEXITERM MLCC da Kyocera AVX adiciona uma camada de polímero condutor entre o eletrodo e o terminal, o que ajuda a manter a conexão elétrica entre o dispositivo e a placa de circuito sob estresse mecânico e incompatibilidade térmica. (Fonte da imagem: Kyocera AVX)
Com esta estrutura em cascata, mesmo que um dos capacitores série internos do FLEXISAFE MLCC esteja em curto-circuito, estes dispositivos podem manter sua capacitância nominal.
Garanta um desempenho estável do design do carro
Além da alta confiabilidade, muitos subsistemas automotivos também contam com alta estabilidade, baixo desempenho de perdas e alterações mínimas de capacitância devido à temperatura, tensão ou envelhecimento. Para esses projetos, os desenvolvedores podem usar capacitores dielétricos Kyocera AVX C0G (NP0) que atendem aos padrões AEC-Q200, como 08051A102J4T2A 1000 pF SMT MLCC ou AR215A102J4R 1000 pF radial lead MLCC.
Os capacitores dielétricos Kyocera AVX C0G (NP0) são feitos com o dielétrico mais estável, com pequenas tolerâncias e excelentes recursos de estabilidade, incluindo:
Desvio ou histerese de capacitância menor: menos de ± 0,05%, enquanto capacitores de filme fino podem atingir até ± 2%
Efeito mínimo de envelhecimento: A mudança típica de capacitância de C0G (NP0) é inferior a ± 0,1%, que é um quinto da maioria dos outros dielétricos (Figura 2, à esquerda)
A capacitância muda muito pouco com a temperatura: apenas 0 ± 30 ppm por grau Celsius (° C), que é inferior a ± 0,3% ° C dentro da faixa de temperatura nominal de -55 ° C a +125 ° C para esses dispositivos (Figura 2, à direita).