高可靠性车载高频率功率电感器可降低故障风险

汽车已经从由人驾驶的时代向辅助驾驶、自动驾驶转变，使用的电子零部件的数量也在进一步增多。一个零部件发生故障，就意味着汽车会丧失本来应有的功能，对零部件可靠性的要求正在进一步提高。TDK提出了面向车载可降低故障风险的高可靠性高频率功率电感器方案。

汽车电子的动向

市场需求要求汽车往安全性和节能性发展。安全性是通过机械的自动化、ECU的冗余性、功能分担来实现的。另外，由于xEV的普及，增加了对xEV使用环境的需求。因此ECU的使用数量有增加，电子零部件需求也随之增长，对于提高零部件的可靠性，小型、高性能化的要求越来越多。

图1　汽车电子的动向

车载零部件工作环境的变化

伴随着xEV、自动驾驶的普及，车载零部件的可靠性要求逐步发生变化。汽车从ICE(内燃机)变为了BEV(电机)，其内部发热源(内燃机)逐步被替代，内部工作环境温度也随之降低，另一方面，伴随着自动驾驶的普及，汽车的使用时间可能会延长。根据功能不同，零部件要求的工作环境温度也有所差异，预计可靠性的要求时间会提高到3000小时。另外，为了稳定电池的电压，ECU必须搭载DC-DC转换器，并且因为EMI噪音问题，开关频率逐渐上升到1.8-2.2MHz来避开AM频段。

图2　车载零部件工作环境的变化

针对各种ECU分别提出最佳解决方案

图3中，横轴为感值，纵轴为电流，TDK绘制了具有代表性的ECU图。大电流小感值的HPL系列用来对应ADAS图像处理器等大功率ECU。中间的TFM系列适用于ADAS和其他ECU的二次回路。BCL系列可对应高感值，适合传感器、车身类小功率ECU。针对高信赖性要求的ECU，TDK可以提供最优的高可靠性车载用高频率功率电感器。

图3　针对各种ECU分别提出最佳解决方案

高可靠性车载用高频率功率电感器的产品概述

与以前相比，HPL、TFM、BCL系列是为实现level5自动驾驶，降低了故障风险的高可靠性车载用高频率功率电感器。与面向ICT的金属类功率电感器相比，在耐压、可靠性方面改良了特性，HPL系列覆盖大电流低电感范围，BCL系列覆盖高电感低电流范围，TFM系列覆盖两者之间的范围，形成了一个产品系列。

图4　高可靠性车载用高频率功率电感器的产品概述

高可靠性车载用高频率功率电感器的产品概要、特点、用途等

HPL/BCL系列将开路风险降到了最低，TFM将短路风险降到了最低。
HPL的Rdc低，磁通漏小，采用3端子构造，抗振动冲击性、散热性优异。
TFM系列增强金属材料的绝缘性，实现耐压40V保障，还可在蓄电池线路中使用。另外，还可实现磁通漏小、高密度贴装。
BCL通过新冲压法，减少铜线的损伤。磁性材料的损失小，在磁通变大的升压回路中效率很高。另外，可获得大感值，在输入输出压差很大的回路中也可以使用。

图5　高可靠性车载用高频率功率电感器的产品概要、特点、用途等

车载电源电路

图6是一个车载电源电路的例子，显示了ECU内DC-DC变换器的1次电路、2次电路中电感的使用情况，2次电路的开关频率逐渐达到2MHz左右。高可靠性车载用高频率功率电感器的HPL、TFM、BCL系列可提供最佳解决方案。

图6　车载电源电路