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利用钽电容和氧化铌电容提高汽车系统性能(二)

汽车应用中的钽电容

标准可靠性电容,比如AVX的TAJ/TPS(1%1000小时),非常适合一般汽车系统使用。TAJ器件提供标准的ESR性能:需要更低ESR值的设计师应选用TPS器件。这些电容容量最高可达2200UF,最高额定电压为50V,工作温度范围为-55度至125度。低ESR的TPS系列电容非常适合要求能量脉冲的应用使用,以便电容支持负载处的电源。图A显示了用于设置座位位置的步进电机的桥接电路。电容放在电机旁边,有助于向电机提供电流脉冲。

汽车汽油发动机单元

开关模式电源(SMPS)电路在主输出电容位置也要求使用低ESR电容。汽车中使用的几乎所有电子部件都适合电源输入端的DC/DC电源,而且大部分是SMPS,这要归功于它们的高效值。SMPS中使用的TPS或TPM(多阳极结构)电容有助于提高效率和降低(欠载时的)输出纹波电压,因为它们具有较低的ESR。

AVX公司开发的TRJ专业钽电容系列产品适合在电气和机械压力下要求有较高性能表现的严酷环境下使用,经过一系列技术改造进一步增强了电容结构,使得这种电容在这些环境下具有更强的鲁棒性能。

在标准可靠性的TAJ/TPS和TRJ产品之间存在着几点主要区别,正是这些不同之处增强了可靠性(0.5%1000小时):使用了经试验证明效果良好的钽粉,能确保电气性能的长期可靠性。在设计和制造过程中遵循保守的设计规则。采取了非常严格的质量控制和额外测试措施。100%严格的浪涌电流筛选以及扩展电气测试和加速烧入工艺的使用使得这些电容达到并验证了高鲁棒性。漏电流减少到标准钽规格的75%,这在胎压监视系统等电池应用中具有很大的优势。

TRJ系列电容的增强性能对汽车电子设备的高可靠性电路来说极具价值,这些电路包括ABS和ESP系统、气囊控制系统或通信总线等。今天的汽车使用越来越多的电子装置以便解决空间受限问题,并消除互连电缆造成的重量。使用具有较少线缆并且在任何工作条件下都可靠的通信总线是一种显而易见的方案。TRJ电容在总线驱动器中的使用情况,由于能够很好地支持发送放大器,TRJ电容能加快数字响应速度。

喷射与燃油效率控制单元

标准钽电容技术的工作温度范围通常是-55度至+125度,因而限制了这些电容只能用于车内娱乐环境和其它较低温度的应用。一些制造商专门推出车用系列产品,将钽电容扩展应用到了发动机舱系统,这种环境要求连续工作温度最高为150度。然而,汽车行业要求元件的最高工作温度能达到175度。AVX的THJ系列电容能够满足这个要求,这种电容的工作范围是-55度到+175度。类别电压,即考虑了实际工作温度后的最大工作电压,是175度时额定电压的一半。THJ系列钽电容还能够提供更强的可靠性(故障率为0.5%/1000小时),并且在125度时的类别电压(额定电压的78%)也比标准器件(一般仅为额定电压VR的66%)高。THJ电容最大容量为150UF,最高额定电压为50V。

汽车应用中的OXICAP氧化铌电容

NOJ和NOS低ESR值氧化铌电容使用氧化铌粉作为阳极的主要材料。与钽或铌粉等纯金属材料相比,氧化铌具有高得多的点火能量(200次)和低得多的燃烧速率。这个特性意味着氧化铌电容不会高至类别电压。如果电路处于电压尖峰或大电流冲击等过载状态,那么另一种典型的故障模式就是高阻(通常是20到200KΩ)。这种过载将导致漏电流增加和电容值减小。而氧化铌电容即使受到浪涌冲击也能继续提供全部的容量和功能,其代价是功耗有所增加。

NOJ氧化铌系列电容具有非常高的可靠性(故障率为0.5%/1000小时),而低ESR值的NOS器件具有更低的失效率(0.2%1000小时),甚至比钽电容更可靠。这些电容适全轨电压最高为8V的应用,如车内娱乐系统、座位调整模式、气囊控制等。另外,氧化铌器件可以提供无噪声性能,并且具有非常好的温度稳定性,这是高品质声音的首选特性,对汽车音响设备来说也是一大优势。

我们可以在音频电路的信号路径中的关键位置使用氧化铌电容。首先是输入耦合电容,该处通常连接着一个音频级的低阻抗输出和另一个音频级的高阻抗输入。一般此处使用低至1-10UF的电容。第二个地方是输出耦合电容,该处通常是将放大器的低阻抗输出通过隔直电容连接到输出电声变换器,如耳机或扬声器。这种应用要求使用大得多的电容:数百到数千UF。

总之,钽和氧化铌电容非常适合所有现代汽车电子系统使用,不管这些系统的要求是更高的可靠性、更宽的温度范围还是更低的漏电流。

 

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