新型汽车电子系统的元器件解决方案(上)
汽车电子的中心议题：
- 元器件在汽车电子系统中的应用
- 新兴需求为元器件市场带来的机遇和挑战
- 元器件在汽车安全系统中的作用
- 车载娱乐系统中半导体元器件的应用
- 新能源汽车引领高压连接器潮流
未来的汽车电子系统中，随着对安全、节能、环保、舒适和娱乐等需求的增加，相关元器件及其周边产品的出货也将持续快速增长。诸多汽车电子领域的设计挑战，需要从元器件层面就开始考虑解决方案。本期半月谈围绕这个话题，介绍新型传感器、保护器件、高压连接器在汽车动力控制、安全系统、通信娱乐、充放电系统等方面的应用。
汽车电子的技术升级速度和其他应用领域如工控、医疗相比是相当快的，这有多方面的原因。首先汽车电子和人们的日常生活紧密相关，尤其在欧美这些以车代步的国家，汽车作为必需品，几乎是大多数人日常出行的唯一选择。而正在崛起的新兴市场如中国、印度，汽车市场飞速增长，据最新报道，深圳的汽车保有量刚刚突破170万辆，成为汽车密度最高的内地城市。可以看出越来越多家庭有了购车的需求，从而推动了汽车电子技术的广泛应用和发展。
据isuppli的调查显示，2012年中国汽车电子销售额将从2009年的160亿美元增长到206亿美元。而2012年美国汽车电子市场将为205亿美元，届时第一的位置将让给中国。
汽车有多个子系统，构成非常复杂。每个子系统都离不开大量的汽车电子产品——当然，不同级别的汽车使用汽车电子的数量不尽相同。例如目前中国市场的主流汽车电子系统不太复杂，智能程度不高。这些系统主要专注于转向、驾驶辅助、乘员消极保护、刹车和控制系统以及舒适方便。
随着市场的升级，未来汽车电子的应用热点也将面临变化，能源系统、安全系统、避撞、线控驾驶、控制系统、智能传感器与激励器、集成汽车电气与电子系统和热舒适系统都将扮演着更重要的角色。
下面，我们就来分析这些新兴的需求为元器件市场带来了哪些机遇和挑战。
元器件在汽车安全系统中的作用
安全性是汽车系统设计要考虑的第一要素。新的行车安全离不开稳定的引擎管理系统，而传感器件作为汽车内使用量最大的器件之一，在安全系统中也被大量应用。
行车安全方面，及时检测引擎温度是非常重要的一环。在检测的同时，还必须确保可靠性和使用寿命。TDK最新的传感器重量仅为传统金属结构的50%，但在保障温度检测准确性的同时，防震性能和使用寿命也得到了大幅提升。传感器顶部的塑料外壳可保证极佳的热传导性，从而优化反应时间和精确度，有利于测量汽车油温和冷却液温度。另外反应快、适应范围广也是该产品特色。
汽车在起停等常规操作中，会受到电气干扰和高频影响，产生干扰。通过配线系统传导，最终耦合或以辐射方式干扰到车载电子设备。干扰源包括启动系统、交流电机、负载切换、开关抖动以及“抛负载”(即直流电机运行过程中切断电源，由此产生的电压)。
这些浪涌中最具破坏性的是“抛负载”，发生在引擎正在运转的过程中，在交流电机正在给电池充电时断开电池连接。产生的瞬态电压幅度取决于断开连接时交流电机的转速和场激励的大小。这一浪涌过程可能持续几百毫秒，产生100V以上的电压，对半导体电路具有潜在的致命影响。一旦电子电路受到破坏，就可能对安全造成极大隐患。
PPTC保护器件是一种可复位的聚合物正温度系数器件，一直以来应用于电源直流输出端的过载和短路保护。泰科电子瑞侃的PolySwitch产品能够为电源、RXE输入/输出接口提供保护，也能实现过热、电机失速等保护。
除了PPTC器件，MOSFET也能起到类似的保护。不过， MOSFET除了具有高频率性能、输入阻抗高、驱动功率小、热稳定性优良等优点之外，还能使功率组件更符合最低的系统成本，藉以达到更为优异的故障自我保护系统。因此，大部分的设计人员转而采用具有保护作用的MOSFET功率组件来完成。
