随着汽车电气化与智慧化的快速发展，电子器件在车辆中的角色变得越来越关键。其中，NTC热敏电阻（Negative Temperature Coefficient Thermistor）与晶体谐振器（Timing Device Crystal）分别在温度监测与频率同步方面发挥着不可或缺的作用。NTC热敏电阻主要应用于电池管理系统（BMS）、电机与功率电子散热管理、充电系统保护及车内温控装置，确保车辆在不同温度条件下稳定运行，提高系统安全性与能效。另一方面，晶体谐振器则为车载通讯（CAN、Ethernet、V2X）、自动驾驶雷达与摄像机模块、电力电子控制及信息娱乐系统提供准确的频率信号，确保系统间的数据同步与稳健运作。本文将为您探讨NTC热敏电阻与晶体谐振器在汽车电气化中的应用与发展，以及Murata（村田制作所）所推出的相关解决方案。
NTC热敏电阻在汽车电气化的应用
NTC热敏电阻是一种对温度变化敏感的电阻，其电阻值会随着温度升高而降低。这种特性使其适用于温度测量、补偿与保护等应用。NTC热敏电阻具有高灵敏度，可对温度变化迅速反应，并具有宽温度范围，可应用于低温到高温环境（-50℃至300℃），且其稳定性高，适合长时间使用，误差较小，并拥有小型化与高可靠性，适用于嵌入式电路与空间受限的应用。
随着汽车产业的电气化发展，NTC热敏电阻被大量应用于温度监测与管理，确保电机与电子系统的安全与稳定运作。NTC热敏电阻主要可应用于电池管理系统（BMS, Battery Management System），用于监测电动车（EV）或混合动力车（HEV）的锂电池组温度，确保电池运行在安全范围内，避免过热或低温影响性能与寿命。此外，NTC热敏电阻并可与电池管理控制器（BMC）协作，实现准确的温度补偿与过热保护。
另一方面，NTC热敏电阻可用于执行电动机与逆变器的温度监测，监测电机绕组与功率电子器件（如IGBT模块）的温度，预防过热损坏，提高系统效率与寿命。NTC热敏电阻并可应用在充电系统温度保护，在DC快充与AC慢充系统中，监测充电桩与车内充电模块的温度，预防过热损坏电路，并确保电源管理IC（PMIC）和功率器件（MOSFET、IGBT）在安全温度范围内运作。
在空调与座舱舒适系统中，NTC热敏电阻可用于汽车座椅加热、HVAC（加热、通风与空调）系统，确保车内舒适温度，并提高能效。在LED照明与电子设备散热管理上，NTC热敏电阻可用于LED大灯、车内显示屏幕等电子设备的温度监控，避免过热影响亮度与寿命。
NTC热敏电阻在汽车电气化中发挥温度检测、过热保护与能效优化的关键作用。随着电动车技术发展，高精度、小型化与耐受高温的NTC热敏电阻，将成为汽车电子系统不可或缺的器件。
满足汽车应用高可靠性需求的NTC热敏电阻
随着汽车市场自动驾驶和IoT技术的进步，电子部件的安装数量不断增加，电路板的高密度化也不断提高。此外，随着ADAS/TELEMATICS设备的高功能化，因电子部件负荷增加而引起发热的问题亦愈加严重。为此，过热检测和温度监控的需求不断增加。
Murata推出了一系列的NTC热敏电阻，基于Murata长期以来积累的过程技术，更研发了支持高可靠性用途的0603M尺寸（0.6 x 0.3 x 0.3mm）的NCU系列产品线，与旧型号（1005M尺寸）相比体积缩小约80%，贴装面积缩小了约70%。Murata通过迅速应对市场需求，进一步为高密度贴装和小型化等高可靠性需求做贡献。
NCU系列SMD型NTC热敏电阻可用于车载应用的温度检测，具有高可靠性，用于对信赖性要求很高的汽车市场，实现宽温度范围的温度检测和温度补偿功能。
NCU系列包含有NCU03系列，各自拥有标准用途与车载用途的产品线，其车载用途可用于汽车动力总成、安全设备，尺寸为0.6 x 0.3mm/0.2 x 0.1inch，NCU03系列，电阻值（25℃）为10kΩ，允许差为±1%，NCU15系列的尺寸为1.0 x 0.5mm/0.4 x 0.2inch，产品种类相当多样，支持的电阻值（25℃）从33kΩ～470kΩ，允许差从±1%～±5%，以及NCU18系列，尺寸为1.6 x 0.8mm/0.6 x 0.3inch，产品种类相当多样，支持的电阻值（25℃）从10kΩ～470kΩ，允许差从±0.5%～±5%，可满足多样化的应用需求。
Murata推出其最新系列NTC热敏电阻FTI系列，旨在为汽车应用（尤其是电源模块）提供创新的温度传感解决方案。这种先进的芯片型热敏电阻采用树脂模制而成，具有电绝缘功能，同时确保极端温度条件下的高性能。
FTI系列可在-55℃至175℃的宽温度范围内提供可靠运行，非常适合SiC MOSFET和IGBT模块附近的严苛应用。这些热敏电阻配备可直接进行引线键合的上部电极，可安装在靠近功率半导体器件的位置，从而显着提高热响应精度。此外，树脂成型确保了基板和内部元器件之间的电气隔离，从而允许与功率半导体一起安全地集成在高压电极上。
晶体谐振器的功能与汽车电气化应用
晶体谐振器（Timing Device Crystal）是一种提供稳定频率（Clock）信号的器件，主要用于电子电路中的时间基准与同步控制。晶体谐振器的核心功能包括具备高稳定性，能够提供准确且稳定的频率，确保电路系统正常运作，并拥有低功耗，可在电池供电的应用中有较低的能耗需求，并拥有抗干扰性，能够在不同环境条件下维持可靠的振荡频率，适合汽车等高要求环境应用，并能够提供温度补偿，部分晶体谐振器（如TCXO，温度补偿晶体谐振器）可在宽温度范围内提供更高的频率稳定性。
随着汽车电子与电气化技术的迅速发展，晶体谐振器已成为汽车电子系统中的核心器件之一，主要应用领域包括汽车通信与网络系统，像是CAN（Controller Area Network）、LIN（Local Interconnect Network）、Ethernet（以太网）等车载通讯协议，需要准确的频率信号来确保数据传输的稳定性和同步性。此外，像是5G V2X（Vehicle-to-Everything）通信，需要低微抖动（jitter）和高稳定度的频率参考源，以支持高速车联网应用。
在ADAS（高阶驾驶辅助系统）与自动驾驶应用方面，雷达（RADAR）与激光雷达（LiDAR）系统需要高精度频率来同步数据处理，提高探测距离与分辨率。摄像机与图像处理单元（ISP, Image Signal Processor）也需要稳定的频率，以确保影像数据与车辆控制单元（ECU）同步运作。
在电池管理与电力电子控制系统中，电池管理系统（Battery Management System，BMS）需要准确的频率控制来监测与管理电池的充放电状态，确保电池安全与延长寿命。在电机与逆变器控制上，也需要稳定的频率来确保功率电子器件（如IGBT、MOSFET）运行同步，提高能效并降低电磁干扰（EMI）。
另一方面，汽车信息娱乐系统（In-Vehicle Infotainment, IVI）中的车载导航（GPS/GNSS）系统，需要高精度频率同步来确保定位准确度，数字仪表板与车内显示屏中，则需要稳定的频率来确保画面流畅度和数据同步。
在电动车（EV）充电管理中的DC快充与无线充电系统，也需要准确的频率同步来进行功率传输与通信协议（如Power Line Communication, PLC），确保高效、安全的充电过程。
晶体谐振器在汽车电气化的关键应用包括车载通信、自动驾驶、电池管理、信息娱乐与充电控制。随着电动车与智慧驾驶技术的发展，对于高稳定度、耐受高温、抗震动的晶体谐振器需求将持续增加。
具有出众品质、采用专有封装技术的晶体谐振器
晶体谐振器是利用晶体特有的压电现象，是可以从机器的谐振中产生一定频率的器件。在IC、LSI的操作中，时钟基准信号不可欠缺，晶体谐振器可以生成时钟，并且具有高波段稳定性、无需调成、小尺寸的特点。现在，晶体谐振器被大量应用于卫星通信、移动通信机器中，也用于汽车、电视机、电脑、甚至是DVD机器等信息家电领域，可以对应多种不同用途的规格需求。
Murata的CERALOCK晶体谐振器使用专有封装技术，是具有出众品质、量产性、高性价比的晶体谐振器。Murara的汽车用晶体谐振器具有出众的品质、量产性和性价比，并能够对应下一代车载通信标准车载Ethernet/FlexRay的需求，支持能满足客户需求的产品规格，负荷容量（Cs）可对应6pF、8pF、10pF等。此外，还将高驱动电平（600μW）对应产品、+125℃／+150℃对应产品加入产品阵容。
Murata的晶体谐振器在用于车载Ethernet（PHY）时支持±85ppm的标准，在FlexRay用时则可支持±250ppm，并符合满足车载用要求的可靠性保障（AEC-Q200），通过在+125℃、1000h下的高温放置，-55 ～ +125℃、1000周期的温度循环，以及+85℃、85%RH、DC6V、1000h的中等湿度负荷，还有+125℃、DC6V、1000h下的高温负荷等测试。
Murata的晶体谐振器采用小型、高可靠性封装，适合ECU小型化的2.5 x 2.0mm / 2.0 x 1.6mm尺寸，与3.2 x 2.5mm尺寸相比，实现了超过60%的小型化。Murata的CERALOCK晶体谐振器采用高可靠性封装，具有耐冲击性、耐落下性等出众的机械性能和耐气候性能。
另一方面，Murata的晶体谐振器采用专有的颗粒筛选技术，可以在生产阶段就准确地甄别出附着有颗粒，并可能引起晶体谐振器特性劣化的不良品，并导入适合基板外形检查（Automatic Optical Inspection, AOI）的形状设计，采用小尺寸且能够提高焊接圆角可视性的角电极形状。
原结构的另一个特点是抗焊料开裂，Murata的结构采用平面基板和树脂密封，与传统的腔体结构以及用玻璃或金属密封相比，焊料上的应力减少了。因此，Murata的谐振器在热循环测试中，抵抗焊料开裂方面具有坚固的设计。
Murata的汽车用晶体谐振器产品阵容均可用于汽车传动设备、安全设备，包括XRCGE_M_F、XRCGB_F_C、XRCGE_F_A、XRCGA_F_A、XRCGB_F_A等多种系列，可满足汽车应用的多样化需求。
结语
随着汽车电气化与智能化技术的不断演进，NTC热敏电阻与晶体谐振器在整个车载系统中扮演了关键角色。NTC热敏电阻凭借其优良的温度传感与保护能力，不仅确保了电池管理系统与功率电子器件在不同工作环境下的稳定运行，也有效提升了车辆的整体安全性与效能。而晶体谐振器则以其高精度、低功耗的特性，为车载通信、自动驾驶以及信息娱乐系统提供稳定的频率信号，确保各电子器件之间能够准确同步运作。未来，随着技术的不断进步与车用电子系统要求的提升，这两项关键器件将在推动汽车电气化及智能驾驶的发展中持续发挥更大的作用。Murata所推出的NTC热敏电阻与晶体谐振器解决方案，将能为汽车电气化应用系统提供安全性与稳定性，值得您进一步了解与采用。
文章来源：艾睿电子