Samsung запускает 1500 В ультра-высоковольтные MLCC для повышения эффективности силового агрегата электромобилей

Samsung Electro-Mechanics представил новый диапазон ультра-высоковольтных MLCC в корпусе 1210 (3,2 × 2,5 мм) для высоковольтных силовых агрегатов xEV, нацеленных на бортовые зарядные устройства (OBC) и инверторные системы в современных электромобилях.

Эти MLCC конденсаторы Samsung Electro-Mechanics сочетают рейтинги 1000–1500 В с температурными характеристиками C0G/X8G и значениями ёмкости до 33 нФ, обеспечивая более высокую плотность мощности и улучшенную надёжность в компактных дизайнах.

Ключевые особенности и преимущества

• Высоковольтные рейтинги до 1500 В
  • Покрытие классов 1000 В, 1250 В и 1500 В поддерживает 800 В инверторные шины и высоковольтные топологии OBC такие как CLLC резонансные преобразователи.
• Автомобильные высокотемпературные диэлектрики C0G/X8G
  • C0G детали специфицированы от −55 °C до +125 °C с изменением ёмкости 0 ± 30 ppm/°C предлагают очень стабильную ёмкость и низкие потери на типичном автомобильном окружении и подкапотном диапазоне.
  • X8G детали специфицированы от −55 °C до +150 °C с 0 ± 30 ppm/°C поддерживают использование рядом с горячими силовыми устройствами или в плотно упакованных силовых модулях.
• Миниатюрный фуутпринт 1210 (3,2 × 2,5 мм)
  • Обеспечивает высокое напряжение и нФ-диапазон ёмкости в относительно небольшом корпусе, позволяя компактные компоновки в силовых модулях и высокоплотных платах OBC.
• Расширенный ёмкостной диапазон для высоковольтных C0G/X8G
  • Новые детали расширяют линейку высоковольтных C0G/X8G производителя до 1,2 нФ–33 нФ при 1000–1500 В, заполняя пробел, где дизайнеры ранее должны были полагаться на пленочные конденсаторы или более крупные MLCC.
• Опции с fail-safe дизайном
  • Несколько артикулов предлагаются с структурами «Fail Safe Design», предназначенными для улучшения поведения при пробое изоляции и помощи в защите системы.
• Нацелены на надёжность силового агрегата xEV
  • Проектированы и массово произведены с использованием проприетарной керамики, миниатюризации электродов и ультра-точных процессов слоистости для адресации растущих требований к количеству MLCC и надёжности в электрифицированных автомобилях.
• Поддержка кастомных дизайнов
  • Производитель явно предлагает техническую поддержку и сэмплы для клиент-специфичных дизайнов, что может быть полезно для платформенных автомобильных проектов.

Типичные применения

Эти ультра-высоковольтные MLCC нацелены на высоковольтные домены xEV и могут заменять или дополнять пленочные конденсаторы в определённых функциях, где уменьшение размера и платно-уровневая интеграция выгодны.

Типичные функции включают:

• CLLC резонансные баки в бортовых зарядных устройствах (OBC)
  • Используются как резонансные конденсаторы в высокочастотных CLLC стадиях следующего поколения OBC с выходной мощностью выше 22 кВт, где высокий вольтный рейтинг и низкопотери диэлектрик критичны для эффективности и термической производительности.
• 800 В-классовые системы тяговых инверторов
  • Развёрнуты вокруг инверторных силовых модулей для снубберных сетей и локального декаппинга на DC-link и полумостовых узлах.
• Снубберные конденсаторы для быстрых переключающих устройств
  • Используются для подавления переключающего шума и перегрузов напряжения при включении/выключении SiC или быстрых IGBT ключей, предоставляя контролируемый, низкоиндуктивный путь для транзиентной энергии.
• Общие высоковольтные узлы в силовых агрегатах xEV
  • Применимы везде, где требуется компактный, стабильный, высоковольтный конденсатор, например, кондиционирование высоковольтных измерений, вспомогательные DC–DC стадии, или EMI-оптимизированные компоновки в HV домене.

Поскольку эти устройства — керамические MLCC с характеристиками C0G/X8G, они лучше всего подходят для позиций, где низкие потери, стабильная ёмкость и предсказуемое температурное поведение важнее, чем очень высокая объёмная ёмкость.

Технические основы

Текущая линейка, описанная в пресс-релизе, фокусируется на четырёх MLCC корпуса 1210 с конкретными комбинациями ёмкости и напряжения. Эти детали вместе расширяют портфель C0G/X8G MLCC для покрытия 1000–1500 В с ёмкостями от 1,2 нФ до 33 нФ в корпусе 1210.

Обзорная таблица продукта

Примечания для проектирования инженерам

При проектировании этих ультра-высоковольтных MLCC в xEV системы, несколько практических соображений могут помочь избежать проблем и извлечь максимум выгоды из их возможностей.

Электрические и термические соображения

• Уважайте практики вольтного дерейтинга
  • Даже если детали рейтингованы до 1000–1500 В, в автомобильных силовых дизайнах обычно эксплуатируют MLCC с запасом ниже максимального номинального напряжения, особенно в применениях с повторяющимися транзиентами или высоким dv/dt.
• Учитывайте AC пульсации и резонансные условия
  • В CLLC резонансных преобразователях конденсатор испытывает AC напряжение и ток, наложенные на DC смещение. Проверьте лимиты пульсирующего тока и поведение потерь в даташите, чтобы убедиться, что MLCC не перегревается в стационарной операции.
• Проверьте стабильность ёмкости по температуре и смещению
  • Характеристики C0G/X8G означают, что температурный дрифт ёмкости очень мал, идеально для стабильных резонансных частот. Любая DC bias зависимость на этих уровнях напряжения должна быть верифицирована в графиках даташита.
• Обратите внимание на термическую среду
  • В инверторных силовых модулях или первичных стадиях OBC локальные температуры могут приближаться к верхнему пределу X8G деталей. Используйте термическую симуляцию или измерения для обеспечения, что переходные и корпусные температуры остаются в специфицированных пределах.

Компоновка и механическая интеграция

• Минимизируйте ESL и площадь контура
  • Для снубберных применений разместите MLCC максимально близко к терминалам ключей или выводам модуля, с короткими, широкими трассами для минимизации паразитной индуктивности и максимизации эффективности подавления перенапряжений.
• Комбинируйте множественные конденсаторы при необходимости
  • Для достижения специфических снубберных или резонансных значений или распределения тока, рассмотрите использование множественных MLCC в параллели, соблюдая правила интервалов для высоковольтного клиренса и пробоина.
• Управляйте механическим стрессом
  • Крупные керамические конденсаторы в корпусе 1210 могут быть восприимчивы к трещинам от изгиба платы. Используйте правильный дизайн падов, контролируемые паяные филеты и поддержку PCB для снижения механического стресса при сборке и эксплуатации автомобиля.
• Проверьте fail-safe против нормального дизайна
  • Где целостность изоляции безопасность-критична (например, на барьере изоляции в OBC), верифицируйте, доступна ли версия Fail Safe Design с требуемой ёмкостью и напряжением, и просмотрите описание даташита её поведения при аварийных условиях.

Квалификация и документация

• Верифицируйте статус автомобильной квалификации
  • Для серийного производства в xEV платформах, подтвердите соответствующий автомобильный стандарт квалификации (напр. AEC-Q200 или производитель-специфичное тестирование) в даташите или через каналы поддержки производителя.
• Выровняйте с системно-уровневыми стандартами
  • Высоковольтные компоненты в OBC и инверторных системах часто должны соответствовать стандартам вроде ISO/IEC высоковольтной безопасности и изоляционных требований. Убедитесь, что номинальное напряжение MLCC, тестовые условия и изоляционные свойства выровнены с системно-уровневыми правилами дизайна.
• Используйте поддержку производителя
  • Поскольку Samsung Electro-Mechanics предлагает техническую поддержку и сэмплы для клиент-специфичных дизайнов, команды проектирования могут вовлекаться рано для модельных данных, SPICE моделей, данных надёжности и оценок времени жизни, которые могут не быть полностью детализированы в пресс-релизе.

Источник

Эта статья основана на информации, предоставленной в новостном релизе продукта Samsung Electro-Mechanics, описывающем ультра-высоковольтные MLCC для высоковольтных силовых агрегатов xEV, дополненной ассоциированными продуктовыми и даташит ссылками на веб-сайте производителя.

Ссылки

1. Samsung Electro-Mechanics product news: Ultra-High-Voltage MLCCs for xEV High-Voltage Powertrains
2. Samsung Electro-Mechanics product page – CL32G122KVV3PN#
3. Samsung Electro-Mechanics product page – CL32C103JXV3PN#
4. Samsung Electro-Mechanics product page – CL32C223JIV3PN#
5. Samsung Electro-Mechanics product page – CL32C333JIV1PN#