超声波传感器圆片

应用注释用于自动泊车的超声波泊车传感器

传感技术和通信网络的发展有助于实现自动驾驶社会及其成长。超声波泊车辅助是一种实现自动驾驶和泊车功能的关键传感器。在关于自动驾驶的争论还不是很激烈之前,超声波泊车传感器就已经在欧洲使用了。多年来,TDK一直提供超声波传感器圆片和超声波驱动器变压器,与超声波泊车传感器一起使用。TDK还开发了一种多层陶瓷芯片电容器,该电容器在高温环境下具有衰减电容(ZL特性),适用于带超声波传感器圆片的谐振电路。本文将介绍超声波传感器圆片、超声波驱动器变压器和具有ZL特性的MLCC。

超声波泊车辅助

自动驾驶社会正在实现,以减少交通事故造成的伤亡人数,提高移动服务的便利程度。各种计划要求自动驾驶车辆和具有ADAS功能的车辆配备摄像头、毫米波雷达、LiDAR、远程信息控制单元(TCU)和其他新单元。在欧洲,大多数车在道路上泊车,或在狭窄的私人道路上平行泊车,超声波泊车辅助一直在使用,甚至在安装ADAS功能之前也是如此。
超声波传感器发出超声波,接收器检测从障碍物上反射回来的波,以确认物体的存在,并测量到障碍物的距离。过去,系统向司机发出警告,以便车辆能够避免与墙壁和其他车辆等障碍物相撞,但现在,在控制转向的自动泊车系统中的采用和使用正在增加。超声波泊车辅助将继续在自动驾驶和自动泊车功能中发挥至关重要的作用。

图1.超声波泊车辅助方块图(摘自应用指南)

超声波传感器圆盘

超声波泊车辅助系统需要一个超声波传感器圆片来检测和测量到障碍物的距离。压电装置根据电极之间的力从机械力产生电能。相反,如果在电极之间施加电压,则该装置将根据施加的电压量而发生机械变化。产生的电量用于检测物体是否存在,并测量到物体的距离。
在超声波泊车辅助系统中使用TDK品牌的压电产品,但在汽车领域,多年来也被用于喷油器压电器件。这意味着TDK产品在恶劣的汽车环境下具有高精度的传感性能和长期的可靠性,能够根据客户的要求进行定制设计。

超声波传感器圆盘概要

  • 在汽车泊车辅助系统方面有长期经验
  • 产品符合汽车标准IAT F16949
  • 精确传感
  • 终身稳定的性能
  • 非接触式传感
  • 根据要求定制尺寸
  • 金属化回绕

图2.超声波传感器圆片产品的特点和系列
表1.超声波传感器圆盘概要
厚度(mm) 0.195~1.02
直径(mm) 5~7
频率(kHz) 285~2000
金属化回绕:可能 可能
表2. 超声波传感器圆盘阵容
订购代码 B59050Z0206A030 B59070Z0285D120
B59070Z0285D121
直径 / mm 5 7
厚度 / mm 1.02 0.195
串联谐振频率 / kHz 2000 285
电容 / pF 300 2000
使用温度范围 / °C -40 to 160 -40 to 160

与超声波泊车辅助一起使用的变压器

向上述超声波传感器圆片提供稳定电压的组件是超声波泊车辅助变压器。TDK变压器在汽车应用中有很长的使用记录。由于它们是在先进的、自动化的生产线上制造的,所以非常结实。此外,我们已经与驱动压电组件的集成电路制造商TI和Elmos进行了参考设计。表4所示,TDK有适合不同配置、电感和频带的产品。

与超声波泊车辅助一起使用的汽车变压器概述

图3.超声波泊车辅助变压器
表3.与超声波泊车辅助一起使用的汽车变压器
变压器尺寸 EP6
铁芯材料 铁氧体
端子 SMD, 5 U形状
最大尺寸 / mm L:8.8 x W:7.6 x H:7.1

与超声波泊车辅助一起使用的汽车变压器的特点

  • 根据JEDEC J-STD-020D在245°C条件下耐受回流焊接热10秒
  • 窄电感公差
  • 低电感温漂
  • 高峰值电压
  • 由于封闭磁场和金属帽的作用,具有优异的抗EMC屏蔽性能

表4.与超声波泊车辅助一起使用的量产汽车变压器系列
订购代码 B78416A2232A003 B78416A2360A003 B78416A2386A003 B78416A2430A003 B78416A2433A003
铁芯形状 EP6 EP6 EP6 EP6 EP6
铁芯材料 铁氧体 铁氧体 铁氧体 铁氧体 铁氧体
电感 3mH 3mH 0.23mH 4.2mH 5mH
电感公差 ±10% ±10% ±8% ±6% ±10%
圈数比 1 : 1 : 8.42 1 : 1 : 8.42 1 : 1 : 9 1 : 1 : 15 1 : 1 : 10.1
工作频率 52kHz 52kHz 300kHz 50kHz 50kHz
工作温度范围 -40 ~ +85°C -40 ~ +85°C -40 ~ +85°C -40 ~ +85°C -40 ~ +85°C
屏蔽 - 与6号针连接 - - -
符合规格 AEC-Q200 AEC-Q200 AEC-Q200 AEC-Q200 AEC-Q200

用于超声波泊车辅助、具有ZL特性的MLCC

超声波传感器圆片有一个静电电容分量,静电电容随工作温度的变化而变化。 当静电电容分量发生变化时,超声波传感器的共振频率会发生偏差,这对测量范围或测量精度有影响。 为了解决这个问题,具有ZL特性的电容器具有这样一个温度特性:电容随工作温度的升高而减小,补偿了超声波传感器圆片静电电容的变化。

图4.产品外观
表5.用于超声波泊车辅助、具有ZL特性的MLCC
元件名称 CGA4F3ZL2E122J CGA4F3ZL2E132J
电容 1200 pF ± 5% 1300 pF ± 5%
尺寸 长(L) 2.00 ± 0.20 mm
宽(W) 1.25 ± 0.20 mm
厚(T) 0.85 ± 0.15 mm
端子宽度(B) 0.20 mm Min.
端子间隔(G) 0.50 mm Min.
温度特性 : ZL -5350 ± 750ppm/℃ [ -40 ~ 20°C ]
-4500 ± 500ppm/℃ [ 20 ~ 85°C ]
额定电压 250 VDC
消耗因素 0.025 Max.
絶縁抵抗 10000 MΩ Min.


测量条件
电容、消耗因素 : 1kHz/ 1Vrms
絶縁抵抗 : 250V / 60sec.

Capacitance-f characteristics
 
Temperature characteristics
|Z|, ESR-f characteristics
DC Bias characteristics
Permissible current (Reference)

总结

为了实现一个能够广泛、安全和舒适地自动驾驶的社会,汽车将配备有摄像头和无线通信功能的新传感器。除了新传感器外,已经使用了一段时间的超声波泊车辅助的功能在继续使用时也会发生变化。TDK长期以来一直为超声波泊车辅助提供组件,并将继续努力为建立一个现代化、移动和联网的社会做贡献,同时进一步完善其先进技术。若要获得详细的产品数据、就个别产品规格进行咨询,请参阅产品中心。