對力特(Littelfuse)而言,汽車應用并非新市場,這家以保護器件起家的公司,在車用保險絲市場一直居于領先地位。“在傳統汽車保護領域,比如 保險盒里的保險絲,我們牢牢占據行業第一名位置。”力特電子業務部高級工程師戴泰初告訴與非網記者。
不過隨著汽車技術的發展,車載電子系統保護的概念早已不局限于汽車保險絲,從儀表盤到車燈,從動力總成系統到高級駕駛輔助,所有車載電子系統都需要保護器件,而且汽車行駛速度快,工作環境復雜,一旦電子系統失靈,后果十分嚴重。而各種保護措施就是確保電子系統不會失靈的最后一道防線,因此可以認為,保護器件的可靠性就決定了汽車電子系統的可靠性,所以力特汽車電子商務副總裁兼總經理Eyal Altman說:力特汽車電子產品追求的是百分百的可靠性。
那么車載電子保護器件的可靠性如何保證,汽車電子系統的安全設計又需要注意哪些要素呢?
戴泰初表示,車規器件門檻非常高,想進入汽車行業的供應商,其制造工廠除必須通過ISO9001以及ISO14001等標準,還需要通過一個汽車產品生產質量體系標準TS16949。具體圍繞TS16969,還有很多內容要做。他舉了一個例子,TS16969中的生產件批準程序(Production Part Approval Process,簡稱PPAP)規定了包括生產件和散裝材料在內的生產件批準的一般要求,這是相當繁瑣的一項工作,但要進入汽車前裝市場,供應商的PPAP文件必須得到汽車廠商的認可。
其次,電子元器件進入前裝市場還需要通過AEC-Q的一系列標準。“針對不同的器件,例如TVS管、TVS陣列、壓敏電阻和可恢復的高分子電阻PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient)等,都有相應的測試項目,與普通商業級產品測試相比,車載元器件標準AEC-Q的測試難度都會加強,例如高溫高濕、溫度沖擊、振動測試等,遠遠比普通元器件的測試標準要嚴苛。”
AEC-Q標準可稱之為元器件合格性標準,此外針對電路保護元件的應用場景,例如靜電防護與電氣瞬變要求,都有一系列的國際標準,由上可見,打造車載電子系統的安全防線并非易事。
在車載電子系統安全設計方面,戴泰初強調在設計早期將電路保護納入考慮非常重要,這是最有效可靠的安全設計理念,但不幸的是,在系統設計階段,電路保護設計往往被低估,甚至完全忽略。
“一定要在設計前期的時候,把電路保護考慮在內,等功能實現完成再考慮保護就來不及了。”以靜電保護為例,現在汽車電子系統越來越復雜,用到的芯片越來越多,功能越來越強大,但芯片抗ESD能力并沒有多大變化,因此系統的防靜電設計就變得非常重要。如果實現防靜電設計考慮得不周全,產品被靜電損壞而失效的可能性就會大幅上升,即使在出廠前進行ESD檢驗發現了問題,修改設計也會影響到整個產品的量產時間,因為在設計后期加入的保護器件有可能導致整個PCB板重新布局布線,這將大幅延遲設計周期。“加入保護器件會給電路造成哪些影響,是否會增加電路的損耗,到后期再考慮這些問題就已經晚了,所以在早期的時候,就要對電路保護方案進行通盤考慮。”
據戴泰初介紹,近年來,力特在汽車電子領域的產品線一直在延伸,已經從最擅長的電路保護產品,延伸到功率控制和傳感器方面,在2016年收購了安森美半導體的TVS管和車用點火IGBT以后,汽車產品線愈加豐富。力特也于該年新成立了汽車電子事業部,汽車應用市場顯然成為了力特未來的一個重點方向,就像Eyal Altman說得一樣:汽車產業正在面臨巨變,更多電子模塊被采用意味著需要更多的保護產品。
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