Тази статия предоставя задълбочен анализ на ролята на MLCC в силовите модули на EV, включително избор на параметри, дизайн с понижени нива и избор на материали, като по този начин осигурява ценен референтен материал за инженери и техници.
I. Роля на DC-DC модулите в силовата архитектура на EV
В електрическите превозни средства (EV) силовата система трябва да преобразува захранването от високото напрежение на батерията (400V или 800V) в подходящи DC напрежения за различни нисковолтови подсистеми като 12V, 5V и 3.3V линии. DC-DC понижаващият преобразувател играе централна роля в постигането на това понижаване на преобразуването по ефективен и надежден начин.
Работейки обикновено в диапазона от десетки до стотици килогерци, тези модули генерират шум от високочестотното комутиране, пулсиращи напрежения и електромагнитни смущения (EMI), което предъявява строги изисквания към пасивните филтрови компоненти.
II. Защо MLCC кондензаторите са предпочитаните кондензатори?
MLCC кондензаторите нямат равен в DC-DC модулите поради симетричната си вътрешна структура, изключително ниско еквивалентно сериено съпротивление (ESR), минимална паразитна индуктивност и отличния отговор във високочестотния диапазон. Тези характеристики ги правят идеални за задачи като филтриране, заобикаляне и декоплиране.
В сравнение с електролитни или танталови кондензатори, MLCC кондензаторите предлагат по-дълъг експлоатационен живот и по-ниско температурно отклонение – основни предимства в изискващите EV среди, където е необходима висока надеждност при термични и механични натоварвания.
III. Пример от практиката: MLCC кондензатори в топологии на понижаващи преобразуватели
Нека разгледаме типична топология на понижаващ преобразувател, за да анализираме как MLCC кондензаторите се използват стратегически:
Входно филтриране
MLCC елементите, поставени между високото напрежение на входа и превключващия транзистор, потискат високочестотните смущения от бързото превключване и помагат за ограничаване на ЕМП.
Изходно разделяне
Паралелно свързани MLCC елементи (например три 10μF X7R кондензатора) на изходния етап абсорбират пулсациите и осигуряват чист и стабилен постоянен ток към товара.
Шунтиране на VCC пина на контролера
1μF–2.2μF MLCC с C0G диелектрик, поставен близо до VCC пина, осигурява свободно от смущения захранване за контролния ИС, предотвратявайки непредвидимото превключване.
IV. Опаковане и избор на диелектрик
Ефективността на MLCC елементите зависи не само от капацитета и номиналното напрежение, но и от използвания диелектрик и размера на корпуса:
|
Тип |
Препоръчително използване |
Характеристики |
|
C0G |
Високочестотно шунтиране и тайминг |
Отлична стабилност, нисък дрейф |
|
X7R |
Филтриране на изхода и стабилизиране на входа |
Висока капацитивност, добро съотношение цена-качество |
|
1206 |
Изход близо до товара |
По-голяма токова товароносимост |
|
0805 |
Общо декапацитивно захранване |
Балансиране между размер и производителност |
V. Ръководство за намаляване на номинала на MLCC в EV захранващи схеми
За EV приложения е от съществено значение да се прилагат правилни правила за намаляване на номинала на MLCC. Поради скокове на напрежението и температурни колебания, стандартната практика е да се проектират MLCC, които работят на 50–70% от номиналното напрежение.
Освен това, за да се подобри механичната стабилност и толерантността, избягвайте използването на големи корпуси; вместо това използвайте няколко кондензатора със среден размер, свързани успоредно.
VI. Бъдещи тенденции: Висок CV и MLCC за автомобилна употреба
MLCC технологията се развива към по-голям капацитет (High CV), по-малки размери (01005/0201) и по-широк температурен диапазон (-55°C до +150°C), за да отговаря на автомобилни стандарти като AEC-Q200.
Някои от водещите производители разработват и гъвкави терминали за MLCC, за да повиши механичната устойчивост след лепенето и да се намали риска от пукване при термично циклиране.
MLCC | Кондензатори за електромобили | Филтриране на тока | Заобикаляне при висока честота
EN
