利用鉭電容和氧化鈮電容提高汽車系統(tǒng)性能

　　在更舒適、更安全和更多功能等用戶需求的推動(dòng)下，汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)快速發(fā)展的市場(chǎng)領(lǐng)域。各種各樣的電子系統(tǒng)被裝備到現(xiàn)代汽車中，其中有許多系統(tǒng)直接影響到汽車的可靠性和乘客的安全性。反之，這也意味著關(guān)鍵電子系統(tǒng)中使用的電子元件必須非?？煽?。電容被廣泛應(yīng)用于許多汽車電子系統(tǒng)，其質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性必須經(jīng)過汽車制造商的嚴(yán)格把關(guān)。

如果將鉭電容和氧化鈮電容與其它電容技術(shù)相比，我們可以發(fā)現(xiàn)許多顯著優(yōu)勢(shì)

　　與鋁電解電容相比

　　與鋁電解電容不同的是，鉭電容和氧化鈮電容不存在干涸效應(yīng)，因此具有更穩(wěn)定的電氣參數(shù)(電容、ESR、漏電流等)，這意味著它們的性能和功能可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持一致和可靠。

　　與多層陶瓷芯片電容相比

　　鉭電容和氧化鈮電容不存在任何壓電效應(yīng)，壓電效應(yīng)會(huì)在多層陶瓷電容(MLCC)中產(chǎn)生討厭的額外噪聲。鉭和氧化鈮器件的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是在一定溫度和直流偏置范圍內(nèi)具有更好的參數(shù)穩(wěn)定性。寬頻耦合要求高端電容在一定溫度和直流電壓范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。由于沒有壓電效應(yīng)，電容值隨溫度變化較小，且與電壓無關(guān)，鉭或氧化鈮電容比MLCC更適合用于耦合電路。

　　此外，AVX公司的鉭電容和氧化鈮(OxiCap)電容是根據(jù)汽車質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)TS16949生產(chǎn)的，各系列電容完全滿足AEC-Q200技術(shù)要求，是汽車應(yīng)用的理想之選。

AVX鉭電容和氧化鈮電容應(yīng)用指南

　　為了在設(shè)計(jì)中能正確使用鉭電容和氧化鈮電容，我們必須充分考慮目標(biāo)電路和設(shè)備的所有重要的電氣和物理?xiàng)l件。輸入?yún)?shù)通常需要提供電容值，這個(gè)值可以根據(jù)電源線濾波比、最大壓降等計(jì)算出來。正確選擇電容需要考慮的另一個(gè)重要參數(shù)是直流工作電壓。推薦電壓降額使用這個(gè)一般規(guī)則很重要，對(duì)所有鉭電容來說降低幅度為50%，氧化鈮電容是20%，這意味著鉭電容的工作電壓最高為額定電壓Vr的一半，氧化鈮電容的工作電壓為其額定電壓的80%。遵守這個(gè)規(guī)則很重要，因?yàn)檫@樣做可以保護(hù)器件免受意外電流浪涌和過壓的傷害，而這種情況在汽車電路中很可能發(fā)生。然而，用于主輸出電路的鉭電容降額電壓與汽車電池線有很好的隔離，在過壓時(shí)具有保護(hù)作用，并具有緩慢加電模式(軟啟動(dòng)電路)，比如低功率DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出。在這種情況下，允許使用低至20%的降額幅度。工作溫度范圍告訴我們選擇電容時(shí)主要考慮最大溫度值，但也要認(rèn)識(shí)到，當(dāng)高溫超過85℃時(shí)我們必須使用額外的電壓溫度降額值。在實(shí)際溫度下電容允許的最大直流電壓被稱為類別電壓(額定電壓只是在室溫25℃情況時(shí)的其中一種類別電壓值)。

　　如果正常工作溫度超過85℃，那么工作降額與溫度降額應(yīng)結(jié)合起來考慮。例如，在可能出現(xiàn)浪涌和電壓尖峰的電路中最高工作溫度達(dá)125℃的鉭電容：工作降額為50%，即電壓最高為額定電壓Vr的50%，125℃時(shí)(最壞情況下)的溫度降額為33%，即電壓最大值是Vr的66%。兩者結(jié)合后為0.5×0.66=0.33，這意味著鉭電容可以在最大為額定電壓Vr的33%的電壓下使用(針對(duì)最差工作條件)。

圖1：胎壓監(jiān)控系統(tǒng)模塊圖。

　　要想避免電容出現(xiàn)上電或啟動(dòng)電流過載，了解經(jīng)過電容的最大工作浪涌電流(單峰)很重要。這個(gè)電流可以根據(jù)電源內(nèi)部電壓以及與待測(cè)電容串連的所有器件的內(nèi)部電阻(包括有效串聯(lián)電阻ESR)計(jì)算出來。工作最大浪涌電流應(yīng)小于電容的最大允許浪涌電流Ipmax=(1.1×Vr)/(0.45+ESR)。在工作電流太高的情況下可以采取更大的降額幅度，因此選擇的額定電壓越高，電容的最大浪涌電流Ipmax也越大(見上圖)。