很难不为基本的被动元件感到一些同情。为什么呢?虽然像处理器、功率管理集成电路、离散功率器件和射频元件这样的有源器件受到设计师(和媒体)的关注,而这些谦逊的电阻器、电容器和磁性元件在比较中往往得到较少关注。它们被期望做好一件事,并在困难的环境中做好,并“离场”让这些有源器件发光。
但是,系统的可靠性要求所有众多的单个元件在整个温度、振动甚至污染物的工作范围内“按规格”工作。因此,为了满足汽车领域艰巨而严格的要求工程师和制造可靠的被动器件,除了要对电气和机械细节进行适度关注外,还需要更多参与。
对于设计师来说,选择汽车被动元件还需要考虑更多因素,而不仅仅是检查其“合格性”。这还关系到“具备什么资质?”的问题。并没有单一的最低汽车标准;相反,该行业为车辆内不同环境设定了不同的耐用程度来定义坚固性的级别。毕竟,发动机舱面临的压力情况与车厢环境有很大不同。
汽车被动器件的资质以行业的AEC-Q200标准为起点(注意相关的Q100标准涉及集成电路,而Q101是针对离散半导体器件)。总体上有五个等级,其中四个等级涵盖了相对温和的车厢到更为恶劣的发动机舱环境的车辆使用情况。
[AEC是汽车电子委员会(Automotive Electronics Council)的一个行业组织,旨在推动汽车电子元器件可靠性或鉴定标准的标准化;成员包括主要的汽车制造商和主要的电子元件制造商。]
尽管操作温度范围是AEC-Q200标准所要求的关键耐久性参数,但它并不是唯一的参数。其他定义的要求中还包括温度循环、热应力、尺寸稳定性、引脚强度、溶剂抵抗性、冲击和振动、可焊性、可燃性和静电放电等等。所有这些要求在满足基本电气性能规范的同时需要达到,简而言之,获得AEC-Q200级别x认可的“合格”的标签并不容易。
因此,设计师需要管理两个问题。
首先,他们必须小心不要在他们的BOM(物料清单)上“过度规格化”被动元件 - 在规定使用3级就足够的情况下使用1级(发动机舱)会涉及成本和供应可用性的问题。还存在着相反的担忧,即确保供应链(采购、库存、生产)不会由于人为错误、可用性或对节省资金的错误尝试而替代较低性能等级的产品。
当发生这种被动元件降级的情况时,可能会产生多种不愉快的后果:意外的现场故障,指责(很多时候是错误和过早的),通常从设计团队起开始,不知道出了什么问题以及是谁的错,需要各种科学鉴定团队进行严肃而耗时的“侦探”工作,编写报告和行动计划;甚至可能出现召回和诉讼(是的,这些事情是会发生的……)。
因此,教训很明确:要认真了解被动元件和其资质的不同级别和具体要求,选择正确的元件,在设计和资质团队指定的位置和用途上与供应商密切合作,并确保实际使用。