关于高可靠性车载高频率功率电感器的性能分析和作用

汽车已经从由人驾驶的时代向辅助驾驶、自动驾驶转变，使用的电子元件的数量也在进一步增多。

一个元件发生故障，就意味着汽车会丧失本来应有的功能，对元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。

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，电子元件需求也随之增长，对于提高元件的可靠性，小型、高性能化的要求越来越多。

图1汽车电子的动向

伴随着xEV、自动驾驶的普及，车载元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，元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车载元件工作环境的变化

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

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

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。

产品概要 HPL系列

高可靠性要点：没有开路风险
产品概要： 大电流低电感：形成1Ts的扁铜线，直接作为用户端子使用，所以是不会断路的构造，消除了开路模式的不良风险。用铁氧体磁心夹住铜棒，形成产品。
特点： •漏磁通少 •高可靠性 •低Rdc（高效率） •应对大电流 •散热性好

用途： •图像处理器用 •超大电流用途	使用温度范围： -55～150°C (包括自己温度上升)
产品构造：	构造特征：采用扁铜线作为端子，所以没有接线部分，故可实现高可靠性

磁性材料： 铁氧体磁性材料	端子电极规格： 扁铜线＋镀Ni＋镀Sn

产品概要 TFM–ALVA系列

高可靠性要点：没有短路风险
产品概要： 最适合2MHz驱动二次回路：使用薄膜工艺的电感器。是应对车载质量的产品，150°C40V耐压保证品。使用绝缘膜覆盖内部铜图形，消除短路不良。
特点： •漏磁通少 •高可靠性 •实现耐压40V保证 •低Rdc •小型

用途： •ADASECU •车载摄像头 •雷达 • 车载通信用模块	使用温度范围： -55～150°C (包括自己温度上升)
产品结构：	构造特征：

磁性材料： 金属磁性材料	端子电极规格： 导电性树脂＋镀Ni＋镀Sn

产品概要 BCL系列

高可靠性要点：没有开路风险
产品概要： 应对高电感：使用磁性材料使线圈一体成型得到的电感器。通过金属接合，将线圈接合到用户端子上，消除开路模式的不良。提高占空系数，还可应对高电感值。
特点： •漏磁通少 •高可靠性 •实现耐压40V保证 •低磁芯损耗（高效率） 应对高电感领域

用途： •传感器类小电力ECU •车身控制 •车载摄像头 车灯	使用温度范围： -40～125°C (包括自己温度上升)
产品构造：	构造特征： 低压冲压成型，所以不会对金属线造成损伤，故可实现高可靠性

磁性材料： 金属磁性材料	端子电极规格： 导电性树脂＋镀Ni＋镀Sn

图5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5车载电源电路