全球汽車市場的客戶需求促使電腦恒溫控制(也稱自動空調系統)得以廣泛應用于大多數車輛，從價格低廉的實用車型到彰顯尊貴的豪華車型都配備了電腦恒溫控制系統。隨著產量的上升和價格壓力的增加，系統供應商需要提高效率并降低材料成本以滿足市場需求，同時實現利潤。

　　基本要求和條件

　　自動空調系統融合了大量的電子技術，其用戶界面由顯示屏、LED狀態指示燈或背光裝置構成。車內裝有各種環境傳感器，可測量溫度、光照強度、濕度或其他參數。同時還需一個調節器用于風扇控制。可使用開關式調節器以提高效率。也可選用線性調節器以節約成本。電腦恒溫控制裝置還需為負荷突降、靜電放電(ESD)、電磁干擾(EMI)和反極性現象提供有效保護。

　　自動空調系統集成商需要以最快的速度和最有效的方式獲得所有元件并將其集成在一起。對元件的一個重要限制條件就是其必須符合汽車應用環境的使用要求。AECQ200標準適用于無源分立組件，而AECQ101適用于有源分立組件。

　　成本優化的調節器設計

　　這里以控制鼓風機的調節器設計為例。圖 1 是一個示意圖。這種基本的拓撲設計既適用于線性調節器也適用于開關式調節器。鼓風機控制裝置是一種典型的專用集成電路(ASIC)，其優化的專項功能和硅區域可以節約成本。紅色所顯示的元件是功率電感、濾波和升壓電容器以及續流二極管。只有開關式調節器需要這些元件。通過增加這些元器件以及改為開關式控制，制造商就可以建造兩種類型的調節器，而無需進行全面重新設計。通過采購兩種類型通用的元器件，還可實現規模經濟效益。這類元器件包括分流電阻器和功率MOSFET。

　　例如，Vishay WSL系列電阻器是額定功率高達5W、最低電阻值為0.5mW的Power Metal Strip電阻器。溫度系數在±75 ppm/℃到±275 ppm/℃之間，具體取決于包裝尺寸和電阻值。這種電阻器的額定工作溫度范圍為-65 ℃至275℃，適合作為分流電阻器，如圖1所示。而開關式調節器非常適合使用 Trench MOSFET。Trench技術可以提供更高的單元密度，因此可以在既定的芯片尺寸上實現低導通電阻。同時，用于PWM的Trench MOSFET還經過了低閘電荷優化，從而最大程度的提高工作性能。此外，目前銷售的Trench MOSFET可以使用邏輯電平信號切換到最低導通電阻狀態，這樣就可去掉若干外部元件。

　　Vishay推出的Trench MOSFET種類廣泛，單元密度從8 Mcell到278 Mcell不等。可根據不同的應用需求和閘電荷(QGate)、導通電阻(RDS(on))、額定漏極電流(IDrain)、雪崩額定值(IAvalanche)等參數選擇最適合的部件。Vishay SUV90N06 等功率 MOSFET 適合用于開關式調節器。在線性模式下，必須使用溫度感應控制回路，從而靈敏的控制MOSFET以防其溫度過高。

　　開關式結構還需如圖1所示的功率電感，該電感必須具有較高的電流處理能力和較低的直流電阻(DCR)，以最大程度地提高效率并簡化熱設計。Vishay IHLP系列電感還能承受汽車內的惡劣環境，并能處理高瞬態尖峰電壓而不會達到飽和。這種電感的下降速率遠低于鐵素體材料，在滿負荷電流狀態下降電感低于20%。包裝和磁芯都使用鐵粉制成，因此能夠在減少頻率損失的同時實現較高的熱性能。與市場上類似型號的屏蔽電感相比，這種電感還可儲存更多的能量。

　　鋁電解電容器是濾波和升壓功能的最佳選擇。為方便調節器的總體熱設計，這些元件也必須是低阻抗裝置。而且，在汽車應用領域，設計人員傾向于使用定制的元器件以滿足特定電子參數或所占空間較小的要求。Vishay公司對這些需求做出了迅速回應，相繼推出了包括150CLZ系列在內的各種車用鋁電容器產品。

　　作為應用于汽車電源環境的續流二極管，肖特基勢壘二極管應能滿足35V~60V的反向電壓要求，且其額定正向電流最高應達到30A。Vishay MBR25xxCT就是這種二極管的代表。

　　最大的工藝性

　　重要的是，無論是線性還是開關式結構，在表面貼裝包裝里的所有元器件可以使制造商采用自動化直進工藝組裝整個調節器，而無需融入不同技術的組裝設備，或對特定元器件進行人工組裝。

　　這里提及的所有器件都符合相關AECQ-200或AECQ-101標準的要求，因此可隨時用于汽車環境。例如，150CLZ系列電容器的額定工作溫度高達105℃，能夠在汽車駕駛室環境中連續工作。在60℃和額定波紋電流條件下，這種電容器的使用壽命超過六年。

　　保護電路

　　復雜的電子裝置同樣要求對在汽車電子環境中常見的危險提供有效保護。這些危險大多由瞬態值較大所造成，例如負荷突降狀況。當電池意外的與發電機充電電路斷開時，就會出現負荷突降。用于防止負荷突降的瞬態電壓抑制(TVS)裝置必須具有高額定功率和低箝位電壓，即使是在高溫下也要保證超低的反向泄漏。Vishay 6KA24就是一種適合用于抑制負荷突降的TVS器件。如圖2所示，這種器件可以與GP30二極管一起使用以提供反接電池保護。

　　在現代化系統中，越來越多的在高端電池線中采用導通電阻極低的P通道MOSFET進行反極性保護。P通道MOSFET的連續電流負荷為5A，導通電阻為15mΩ，其產生的電壓降(VDS)極低，僅為75mV。比較而言，肖特基二極管在5A時的電壓降為550mV，這樣會導致更大損失并產生更多熱量。因此，在汽車應用中，越來越多的使用P通道MOSFET進行高端反極性保護并充當高端負荷開關。

　　傳感器集成

　　根據目標市場和自動空調系統專門功能的要求，還需配備各種類型的傳感器。這些傳感器為控制ASIC提供環境信息。基本的傳感器包括駕駛室內的溫度傳感器。在一些高價值系統中，還會監測其他參數為增值功能提供支持。例如，監測外部光線強度可以自動調整白天或夜間駕駛的溫度設置；又如，在陽光較強時系統會自動降低溫度或使側車窗變暗。

　　如今，從手機到汽車外部照明等產品都要求對周圍環境做出更好的反應，因此涌現出了一大批適用于各種環境的光線傳感器。Vishay TEMT6000系列光線傳感通過器模擬人眼對光線的反應使系統能夠準確按照駕駛員的要求進行調整。這種傳感器采用小型的表面貼裝包裝，符合0805或1206行業標準的外形要求，能夠實現便捷、高速的組裝。Vishay新推出了采用最新光學電位計的TCUT1300X01，可用于溫度控制面板。該產品完全符合AEC-Q101的要求。

　　總結：提前解決難題

　　Vishay為每個元器件提供額定值適合汽車自動空調系統使用、且符合AECQ應用標準的解決方案，能夠滿足一級系統集成商的需求。這些解決方案涵蓋執行重要功能所需的元器件、對汽車電子環境可靠性至關重要的保護裝置以及完成系統設計所需的大量額外被動器件。集成商向單個供應商直接購買這些元器件，這樣就降低了總成本并縮短了上市時間。

　　現在，隨著各級市場客戶需求的持續強勁增長，這些因素對自動空調系統的設計來說就變得至關重要。