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能為汽車應(yīng)用提供穩(wěn)定的參考時鐘或信號源的諧振器

發(fā)布時間:2021-08-22 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在我們的日常工作中,經(jīng)常會碰到器件失效或系統(tǒng)故障,這時為了清楚界定失效事件的嚴(yán)重性,就需要定量的來描述具體的失效率,這就需要用專業(yè)的術(shù)語來溝通,而有的工程師喜歡談FIT,有的工程師喜歡談MTBF,其實這兩個概念所描述的主體是不一樣的,因此有必要在此簡析一下。
 
能為汽車應(yīng)用提供穩(wěn)定的參考時鐘或信號源的諧振器
 
當(dāng)前的汽車中搭載著越來越多的電子設(shè)備,這些設(shè)備都需要通過車載網(wǎng)絡(luò)(in-vehicle networks, IVN)來進(jìn)行通信,諧振器則在通信過程中提供頻率控制功能,以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運作。本文將為您介紹諧振器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,以及由村田制作所(Murata)所推出的晶體諧振器和陶瓷諧振器。
 
諧振器在汽車應(yīng)用中用途廣泛
 
諧振器是指產(chǎn)生諧振頻率的電子組件,常用的諧振器主要分為石英晶體諧振器和陶瓷諧振器。諧振器產(chǎn)生頻率的作用,具有穩(wěn)定、抗干擾性能良好的特點,廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。其中石英晶體諧振器的頻率精度要高于陶瓷諧振器,但成本也比陶瓷諧振器高。諧振器主要起到頻率控制的作用,所有電子產(chǎn)品涉及頻率的發(fā)射和接收都需要諧振器,可用作電子電路的參考時鐘或信號源。
 
石英晶體可以利用晶體材料的壓電特性,將精確的頻率信號傳輸?shù)絀C(微控制器),在結(jié)晶坯料的兩側(cè)的濺射沉積電極上施加電場,則會對做為壓電材料的石英晶體引起振動。
 
陶瓷諧振器則使用主要由鋯鈦酸鉛(Lead-Zirconate-Titanate, PZT)組成的高度穩(wěn)定壓電陶瓷做為機(jī)械諧振器。當(dāng)施加電壓時,由于壓電效應(yīng)而發(fā)生變形,并且在特定頻率下發(fā)生共振。該共振頻率由振動模式和陶瓷基板的尺寸(長度、厚度)決定。
 
在汽車應(yīng)用中,有各種諧振器產(chǎn)品使用案例,包括相機(jī)架構(gòu)與雷達(dá)架構(gòu)的高級駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)、胎壓偵測系統(tǒng)(Tire-Pressure Monitoring System, TPMS)、遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入(Remote Keyless Entry, RKE)、以太網(wǎng)、無線充電器、NFC(鑰匙)、常規(guī)式或數(shù)字式組合儀表、停車輔助系統(tǒng)、環(huán)視攝像頭系統(tǒng)、行車記錄儀、電動/混合動力汽車的電池管理系統(tǒng)及電機(jī)控制器。
 
特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計具有優(yōu)越特性
 
在汽車應(yīng)用中,電子零組件必須面對高溫、低溫、震動、噪聲等復(fù)雜的環(huán)境,因此對于諧振器的質(zhì)量要求特別高。Murata已經(jīng)持續(xù)向市場供應(yīng)做為微型計算機(jī)等基準(zhǔn)時鐘使用的陶瓷諧振器(CERALOCK®)40多年。為了能夠滿足陶瓷諧振器的頻率精度無法支持、需要更高精度時鐘的設(shè)備,因此和東京電波株式會社共同研發(fā)出小型且實現(xiàn)高可靠性的晶體諧振器。Murata自2009年開始面向消費級市場供貨,并于2013年面向車載市場。
 
Murata的晶體諧振器使用現(xiàn)有晶體諧振器沒有的獨特封裝技術(shù),是具有優(yōu)越品質(zhì)、量產(chǎn)性、高性價比的晶體諧振器。相對于一般的晶體諧振器采用空穴構(gòu)造的陶瓷封裝,Murata的晶體諧振器采用陶瓷諧振器中具有多年市場實際業(yè)績的平面構(gòu)造的氧化鋁基板和金屬帽相結(jié)合的構(gòu)造。通過采用通用性高平面構(gòu)造氧化鋁基板、金屬帽,與傳統(tǒng)的晶體諧振器相比,在降低材料費用的同時,可提高供給的穩(wěn)定性和增產(chǎn)的對應(yīng)能力。
 
由于Murata擁有從晶體原石的生產(chǎn)、設(shè)計、獨創(chuàng)設(shè)備的生產(chǎn),到全球銷售網(wǎng)的一條龍體制。因此,能夠反映出獨特的制造工藝,并開創(chuàng)出新的領(lǐng)域,可為客戶提供新的價值。
 
汽車用晶體諧振器滿足車載可靠性要求
 
Murata的汽車用晶體諧振器(XRCHA系列、XRCGB系列、XRCGE系列)擁有Murata特有的封裝技術(shù),具有優(yōu)越的品質(zhì)、量產(chǎn)性和性價比,能夠?qū)?yīng)下一代車載通信標(biāo)準(zhǔn)車載Ethernet/FlexRay。應(yīng)用于車載Ethernet/FlexRay時,整體精度可達(dá)到±50ppm,負(fù)荷容量(Cs)可對應(yīng)6pF、8pF、10pF等。Murata的汽車用晶體諧振器可滿足車載用要求的可靠性保障(AEC-Q200)。高溫放置可達(dá)到+125℃、1000小時,溫度循環(huán)可達(dá)到-55至+125℃、1000個循環(huán),中等濕度負(fù)荷可達(dá)到+85℃、85%濕度、DC6V、1000小時,高溫負(fù)荷則可達(dá)到+125℃、DC6V、1000小時。
 
Murata的汽車用晶體諧振器結(jié)構(gòu)采用小型、高可靠性封裝,適合ECU小型化的2.5×2.0mm/2.0×1.6mm尺寸,與3.2×2.5mm尺寸相比,實現(xiàn)了超大的60%小型化。采用CERALOCK具備的高可靠性封裝,具有耐沖擊性、耐跌落性等優(yōu)越的機(jī)械性能和耐氣候性能。具有不遺漏抑制振動的粒子,Murata特有的的顆粒篩選技術(shù),可以在生產(chǎn)階段就準(zhǔn)確地甄別出附著有顆粒,并可能引起晶體諧振器特性劣化的不良品,并導(dǎo)入適合基板外形檢查(Automatic Optical Inspection, AOI)的形狀設(shè)計,采用小尺寸且能夠提高焊接圓角可視性的角電極形狀。
 
能為汽車應(yīng)用提供穩(wěn)定的參考時鐘或信號源的諧振器
 
Murata的汽車用小型晶體諧振器(2.0x1.6x 0.7mm),包含XRCGB_F_A、XRCGE_F_A、XRCGB_F_C、XRCGB_F_G(信息娛樂專用)系列。
 
汽車用陶瓷諧振器的振蕩上升時間快
 
Murata的汽車用CERALOCK陶瓷諧振器(XRCHA系列、XRCGB系列),廣泛用于汽車應(yīng)用中,這些汽車產(chǎn)品在世界各地的客戶中使用,植根于多年來通過Murata開發(fā)的設(shè)計和制造技術(shù)。CERALOCK陶瓷諧振器有利于簡化設(shè)計,可實現(xiàn)小型、低背的產(chǎn)品設(shè)計、容量內(nèi)置型,并削減組件數(shù)量,適合CAN通信的頻率精度,LS-CAN用的總頻率公差達(dá)±0.8%(同系列對應(yīng)的頻率公差不同),HS-CAN用的總頻率公差為±0.27%。
 
Murata的汽車用CERALOCK陶瓷諧振器的振蕩上升時間(startup time)快,振蕩上升時間是指IC電源啟動時,從振蕩過渡的狀態(tài)向恒定區(qū)移動所需的時間,Murata的規(guī)定是達(dá)到恒定狀態(tài)的振蕩水平90%的時間。振蕩上升時間受振蕩電路中使用組件的影響,與晶體諧振器相比較的話,CERALOCK的振蕩上升時間會快1位數(shù)到2位數(shù)。
 
為滿足符合動力傳動系統(tǒng)/底盤,以及“行駛、轉(zhuǎn)彎、停止”的機(jī)能環(huán)境的可靠性。CERALOCK陶瓷諧振器支持高溫放置達(dá)+125℃、1000小時,溫度循環(huán)達(dá)-55到+125℃、1000個循環(huán),中等濕度負(fù)荷可達(dá)+85℃、85%濕度、DC6V、1000小時,高溫負(fù)荷則可達(dá)+125℃、DC6V、1000小時。
 
為應(yīng)對多變的規(guī)格響應(yīng),Murata在各個系列的頻率范圍內(nèi),提供符合客戶要求各種頻率的產(chǎn)品,并將150℃對應(yīng)產(chǎn)品加入到產(chǎn)品陣容中。在一般汽車用中,推出CSTCR_G_B(頻率4.00~7.99 MHz)、CSTNE_G_A(8.00~13.99 MHz)、CSTNE_V_C(頻率14.00~20.00 MHz),頻率公差均為±0.5%。車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)用(高精度組件)則包含CSTNR_GH5C(頻率4.00~7.99 MHz)、CSTNE_GH5C(頻率8.00~13.99 MHz)、CSTNE_VH3C(頻率14.00~20.00 MHz),頻率公差均為±0.07%。
 
結(jié)語
 
諧振器廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中,面對嚴(yán)苛的汽車應(yīng)用環(huán)境,高質(zhì)量的諧振器對產(chǎn)品的穩(wěn)定性具有重要的影響。Murata擁有數(shù)十年的諧振器制造經(jīng)驗與專利技術(shù),能夠滿足汽車應(yīng)用的嚴(yán)苛要求,將是相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)商的最佳選擇與合作伙伴。
 
 
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