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新能源汽車發(fā)展之下的電容技術(shù)趨勢(shì)

Robot Vision ? 來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:李寧遠(yuǎn) ? 2022-10-08 07:45 ? 次閱讀
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電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李寧遠(yuǎn))任何硬件電路都離不開的基礎(chǔ)被動(dòng)元器件,電容也是新能源汽車?yán)锷俨涣说???偟膩?lái)看,其作用無(wú)外乎是濾波、吸收和諧振。但就是這些基礎(chǔ)的功能幫助構(gòu)建起了新能源汽車的核心電控系統(tǒng)。

多樣電容解決新能源汽車內(nèi)多種應(yīng)用

先從電容技術(shù)來(lái)看,不同的容值和電壓等級(jí)下有各類電容技術(shù)應(yīng)用。在高壓低容值范圍內(nèi),陶瓷電容的覆蓋面非常廣,而鋁電解電容有很高的容值,但是工作電壓相對(duì)較低,薄膜電容則介于二者之間,雖然容值上限不及鋁電解電容,工作電壓上限不及陶瓷電容,但是綜合來(lái)看具有高容值且電壓等級(jí)也不低。MLCC電容作為陶瓷電容的細(xì)分類別容值覆蓋范圍也是非常廣,工作電壓上限則在1000V左右。
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電容技術(shù)對(duì)比,TDK

在新能源汽車?yán)铮?a target="_blank">DC薄膜電容、MLCC電容以及CeraLink電容的應(yīng)用是日益廣泛。上面沒(méi)有提到CeraLink電容,可以看到CeraLink電容的工作電壓和容值區(qū)間是最小的,但是這并不影響它在新能源汽車上的廣泛應(yīng)用,因?yàn)槠溽槍?duì)的都是新能源汽車特定的應(yīng)用。

不同類型的電容在新能源汽車中發(fā)揮著各自不可替代的作用,相互合作推動(dòng)了新能源汽車的進(jìn)一步發(fā)展。

DC薄膜取代電解電容適配更多新能源汽車應(yīng)用

DC薄膜電容在新能源汽車中的使用場(chǎng)景主要集中在電控、車載DC/DC和OBC中。新能源汽車需要考慮到抗震、高溫、高壓大電流、高可靠性等諸多要求,電解電容雖然容值足夠但其他方面已經(jīng)無(wú)法滿足,這一點(diǎn)從上面技術(shù)對(duì)比圖中也能清晰地看到。DC薄膜取代電解電容更好地適配了這些新能源車應(yīng)用,目前業(yè)界多以特性非常優(yōu)異的聚丙烯薄膜電容為主。

從模塊來(lái)看,車載充電器OBC上DC薄膜電容的出現(xiàn)次數(shù)是最多的,從EMI濾波到PFC電容,到DC-link電容,LLC諧振階段的電容,以及最后的輸出電容。這里著重看一下DC-link,這是目前DC薄膜電容在新能源汽車上最成熟的應(yīng)用。DC-Link電容作為濾波器要求大電流和大容量設(shè)計(jì)。DC薄膜DC-Link電容在這里發(fā)揮去耦作用,在電容值上優(yōu)勢(shì)很大,這意味著它能夠承受更大的工作電流。

除了去耦作用,還有一些應(yīng)用場(chǎng)合用到了它的EMI以及濾波作用,甚至少部分應(yīng)用還運(yùn)用了其儲(chǔ)能作用。另外,考慮到DC薄膜電容的自愈性,運(yùn)用DC薄膜電容對(duì)延長(zhǎng)電池壽命也有著不小作用。

MLCC優(yōu)勢(shì)不可替代,在汽車電子依舊強(qiáng)勢(shì)

車載用MLCC講究一個(gè)可靠性,目前用得較多的是軟端子電容、支架電容和三端子電容。一輛新能源汽車則需要的MLCC數(shù)量動(dòng)輒高達(dá)上萬(wàn)顆,且以高端型號(hào)為主。

在任何需要緩解機(jī)械效應(yīng)的地方,比如PCB的分板處、12V電源回路,軟端子電容的應(yīng)用可以說(shuō)隨處可見,端電極的柔性樹脂層減少了應(yīng)用損耗,可靠性極高。支架電容最主要的問(wèn)題在于堆疊后ESL上升,不過(guò)現(xiàn)在新能源汽車?yán)锒疾捎脵M堆疊式的并聯(lián)式支架電容,盡可能減低阻抗。而且應(yīng)用在汽車?yán)锏腗LCC在選擇框架材料時(shí)也會(huì)優(yōu)先考量降低阻抗。
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MLCC,村田

三端子電容,在新能源汽車?yán)锇l(fā)揮著用更少的去耦電容實(shí)現(xiàn)更好降噪效果的作用。三端子電容則采用直流電可在內(nèi)部流通的貫通式結(jié)構(gòu),可以很輕松地分離干擾信號(hào)。相對(duì)于普通端子,三端子電容在高頻領(lǐng)域的低阻抗尤為突出,具有很明顯的降噪特性,在ADAS和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ECU等各式車載設(shè)備的電源回路中發(fā)光發(fā)熱。

雖然由于智能手機(jī)、平板、PC的需求下降,MLCC在消費(fèi)內(nèi)市場(chǎng)呈疲軟態(tài)勢(shì),但在汽車電子了,它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)不可替代,依舊火熱。

寫在最后

DC薄膜電容彌補(bǔ)了電解電容的不足在新能源車OBC、DC/DC上得到廣泛應(yīng)用,火熱的MLCC依靠其獨(dú)樹一幟的降噪、抗干擾能力一路為駕駛保駕護(hù)航。還有一些基于壓電陶瓷技術(shù)、反鐵電電容器技術(shù)的特殊電容為基于SiC和GaN半導(dǎo)體的快速切換轉(zhuǎn)換器的緩沖器和DC鏈路提供了極其緊湊的解決方案。

在新能源汽車飛速發(fā)展的形勢(shì)下,各類電容也需要在小型化、高容化、高耐電壓性以及高可靠性上持續(xù)升級(jí)。
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