Как определить класс температуры для автомобильных электронных компонентов?

Ответ дан в Приложении А стандарта ISO по климатическим нагрузкам в автомобильных транспортных средствах (ISO 16750-4):

Для каждого места монтажа рекомендуется диапазон рабочих температур. Приборная панель, которая «подвергается прямому солнечному излучению», получает рекомендуемый код G, что соответствует диапазону от -40°C до +90°C.

Можно сказать, что заказчик сам определяет требуемый диапазон, но откуда ему знать?

Что ж, заказчик имеет полную картину, и ему виднее, исходя из собственных тепловых анализов.

Если компонент должен быть установлен в месте, где термоинтерфейс или окружающая среда будут иметь высокую температуру (т. е. рядом с двигателем и т. д.), заказчик может указать более жесткие требования («класс»).

Это классы согласно AEC-Q10, как вы, наверное, знаете:

Температурные классы могут быть уже стандартизированы, как показано выше, но это не означает, что инженеры-конструкторы вашего заказчика свободны от проведения анализа и указания вам, какого класса должен быть ваш компонент, чтобы его можно было использовать в их сборке. Один двигатель может нагреваться сильнее, чем другой, даже при одинаковых внешних условиях окружающей среды из-за различий в спецификации или конструкции.

Если ваш компонент не предназначен для конкретного проекта (т. е. не применяется спецификация заказчика), то вы можете спроектировать его для более широкого класса рабочей температуры, который реально возможен, чтобы иметь возможность продавать его как можно большему количеству потенциальных клиентов. Но вы должны сбалансировать это с затратами.

Это действительно зависит от вас или от того, кто диктует требования к продукту, чтобы решить, в какой среде вещь должна...

• A. Выжить и
• B. Оставайтесь в рабочем состоянии.

Это могут быть разные значения. Например, стандартный ЖК-дисплей не очень полезен при температуре ниже 0°C, поскольку жидкость становится слишком вялой, чтобы реагировать на приложенное напряжение. Но работать будет, когда прогреется. Однако, если вы уменьшите его до -40, жидкость может фактически замерзнуть и разрушить устройство.

Однако указанный выше диапазон также зависит от места установки. Прямые солнечные лучи, близость к другим источникам тепла, плохая вентиляция и т. д. могут резко изменить эти цифры.

То, что вы вкладываете в свою электронику, также имеет значение. Электроника внутри невентилируемого черного ящика, оставленного на приборной панели на солнце в Долине Смерти, США, может нагреться до такой температуры, что расплавит некоторые устройства.

Кроме того, вам ТАКЖЕ нужно беспокоиться о самом корпусе. Если это тот черный ящик, о котором я упоминал выше, он должен быть сделан из материала, который не плавится, не трескается и не разрушается на солнце. Он также должен быть сконструирован таким образом, чтобы он мог расширяться и сжиматься без разрушения под действием напряжения.

Иногда требуются экстремальные условия. Военные спецификации, как правило, гораздо более экстремальны, чем внутренние, но существуют и более широкие примеры. Например, устройства, которые будут использоваться на открытом воздухе в Антарктиде, или устройство, которое будет установлено рядом с доменной печью. В таких случаях необходимо принимать чрезвычайные меры. Нагреватели необходимо добавить в коробку для холодного примера, а жидкостное охлаждение подвести к последнему из более удаленного места.

Для автомобильных приложений это действительно зависит от того, что делает устройство. Если это критично для безопасной эксплуатации транспортного средства, например, датчик тормоза, он должен работать лучше, чем низкие уровни стандартов, возможно, до -60°C. Если это тот маленький дисплей, на котором дети смотрят «Губку Боба» на заднем сиденье, температуры от 0°C до +50°C может быть достаточно.

Автомобильные "стандарты" указывают...

Где стоимость изменяется от высокой для класса 0 до низкой для класса 4. Вы должны решить, какой из них вам нужно превзойти для функциональности вашего дизайна и в рамках вашего бюджета.