TDK：汽車領(lǐng)域的被動器件應(yīng)用和市場

　　用于汽車的被動器件不同于一般民用產(chǎn)品，一直要求具有高信賴性，能適應(yīng)高溫，振動，沖擊這類嚴酷的環(huán)境。特別是驅(qū)動控制系的被動器件發(fā)生問題，很可能會引起重大事故，后果嚴重。為了防止控制系的不良發(fā)生，生產(chǎn)被動器件時，在汽車專用工序生產(chǎn)線上徹底實施特殊的品質(zhì)管理。

　　從前，在車載用這一框架范圍里，如果是用于汽車的話，要求所有的零部件都具備高信賴性，連材料，構(gòu)造都采用專用物品。

　　但是，同樣是用于汽車，使用的部位不同，對零部件的要求也不盡相同。因此，近來根據(jù)不同要求的使用環(huán)境，更細化地選擇最合適的零部件，總成本也降低了。

　　比如:使用在引擎，動力傳輸，排氣這種驅(qū)動系部位時，就需要使用車載信賴性達到可對應(yīng)125~175度的部件。汽車導航，車載影音，ETC系統(tǒng)這種使用在車廂內(nèi)部的情況，也可以采用適用溫度范圍在105度以下的一般民用被動器件。

　　關(guān)于使用在高溫環(huán)境下的被動器件，不僅是在材料方面選擇耐高溫的材料，還需要應(yīng)付由于各種材料熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力對器件造成的破壞（裂縫等）。部件的形狀越大，發(fā)生的應(yīng)力就越大，所以就需要下功夫想辦法減小熱沖擊時的應(yīng)力。

　　舉個例子：SMD Power Inductor 為了減少基板的膨脹應(yīng)力，不依靠粘著劑，采用發(fā)生應(yīng)力較少的應(yīng)力釋放（Stress Release）構(gòu)造的端子構(gòu)造。（圖1 RLF系列）

圖1 RLF系列

　　另外，比較下組成電感的主要材料，磁性體，卷線和端子，熱膨脹系數(shù)有很大差異的樹脂底座和粘著劑等輔助材料，都盡可能不使用或少使用，不單在基板的應(yīng)力上下功夫，還努力抑制產(chǎn)品內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生（圖2 LTF5022-H）。

圖2 LTF5022-H

　　近年來，在不斷應(yīng)對環(huán)保，汽車節(jié)省燃油費，安全化的進程中，測試胎壓系統(tǒng)（TPMS）,無鑰進入系統(tǒng)（RKE）,汽車防盜系統(tǒng)（Immobilizer）等越來越多的使用起接收電波的天線線圈（Transponder Coil）（圖3 TPL系列）。

圖3 TPL系列

　　另外，加上ECU和安全氣囊，HEV的逆變器（Inverter）控制，ECB,HID leveling,EPS升壓，帶AFS功能的HID，車載相機，及車輛控制都導入了新的通信控制系統(tǒng)，電子器件也不斷進入，汽車的電子化進程越來越快了。隨著使用的車載器件增加，包括噪音對策部件，被動線圈產(chǎn)品的需求將不斷擴大。

　　車載電子器件的使用不斷增加，又因為必須最大程度地保證車內(nèi)空間，所以，各種電子器件將從車內(nèi)挪至車外，特別會被安裝在引擎等更加惡劣的環(huán)境里。

　　引擎室內(nèi)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(zhuǎn)換至各種必要電壓的DCDC轉(zhuǎn)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(guān)頻率對DCDC轉(zhuǎn)換器的小型化轉(zhuǎn)變很有效。由于開關(guān)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(xiàn)小型化。

　　以前，車載用的DCDC轉(zhuǎn)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(qū)動，但是最近為了小型化，民用的電子設(shè)備里使用的開關(guān)頻率迅速上升，過去的環(huán)狀卷線型的電源電感小型化了，向SMD化轉(zhuǎn)變。

　　環(huán)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。但是由于SMD化后，自動卷線，不僅做到了小型化，更提高了品質(zhì)的穩(wěn)定性。

　　另一方面，汽車大部分都有AM收音，考慮到收音噪音的影響，DCDC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)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(guān)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(xiàn)狀來看很難。這是轉(zhuǎn)換器小型化的難點。

　　另外，電源電感會伴隨發(fā)熱，在高溫下使用的情況下，有適用溫度的上限，還受自身升溫的制約。

　　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(huán)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于民用產(chǎn)品的電流。

　　一直以來，一般的電感是以Ni-Zn系的鐵氧體作為磁芯的，這種材料雖然強度較高，但是飽和磁束密度較低，高溫時，飽和磁束密度會降低，在電子部件驅(qū)動日趨低電壓，大電流化的今日，這類小型化產(chǎn)品無法對應(yīng)大電流。要在高溫環(huán)境下通過更大的電流，就要使用由飽和磁束密度高且損耗小的Mn-Zn鐵氧體磁芯構(gòu)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(jié)構(gòu)是由口字形磁芯（磁性結(jié)合型磁芯）和棒狀磁芯組成。采用了這種構(gòu)造后，將本來容易產(chǎn)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(xiàn)部分飽和，能夠容許更大電流通過。另外，由于Gap分散在卷線的上下兩端，可以減少從Gap泄漏的磁束對卷線的影響。過電流損失減少，電源效率也提高了。再者，還可使用金屬磁芯的電感。它的飽和磁束密度更高，受溫度影響飽和電流的變化很少。如圖6 ERM6050所示。金屬磁芯的電感還有另外一款復(fù)合金屬型的電感（圖7 SPM系列）。

　　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，所以就致力于把Gap做到線圈的下方（圖2 LTF5022）；把Gap轉(zhuǎn)到電感內(nèi)部（圖4 VLM系列）。

　　受各種電子器件控制的影響，電源電感的可聽頻率帶信號可能重疊，發(fā)出嘶響。如果安裝在引擎室內(nèi)沒有任何問題，但是隨著對車內(nèi)環(huán)境安靜性的提高，這類器件安裝在引擎室之外的場所時，電源電感的低噪音對策就顯得尤為重要。

　　可聽頻率帶的信號只要通電，就不能完全抑制鳴叫的發(fā)生。但是為了降低鳴叫，可以通過采取使用低磁致伸縮材料，減少組成部件，向更小型化發(fā)展，及固定部件盡可能把固有頻率提高到可聽頻率帶之上這類方法解決。

　　如同圖7 SPM系列這類的復(fù)合金屬型產(chǎn)品不僅僅能對應(yīng)高溫時的大電流，因為繞線和磁芯材料是一體成形的，更能有效抑制繞線的振動，降低鳴叫。

　　隨著今后電動汽車及混合動力車的發(fā)展，汽車的電子化也將加速發(fā)展。與此同時，對應(yīng)的被動部件也將不斷地向小型化，生產(chǎn)自動化，SMD化演變?？梢灶A(yù)計未來的需求會越來越大。