R53 OBC EMI输入滤波器的典型应用

电子行业最持久的趋势之一是小型化。电力电子设计人员的目标是通过使用WBG半导体器件来提高转换效率。WBG 器件可以在高开关频率和高温下工作。它们的使用可以减小无源元件的尺寸，带来整体更紧凑的设计，并增加转换器的功率密度，从而使小型化成为强制性的。WBG器件还以极高的电压压摆率运行，产生更多的高频发射。

对于设计人员来说，满足监管机构的排放要求变得越来越复杂，并且EMI 抑制电容器发挥关键作用。它们需要小型化，但同时满足关键电气和环境条件下的高可靠性要求。

如果电子元件要求越来越小型化，那么与最新市场趋势相关的大多数应用都面临着在恶劣环境条件下运行而不影响可靠性和长寿命的挑战。

一个完美的例子是下面的车载充电器（OBC）应用。

 

设计师需要确保他们的产品通过THB评估。排放认证遇到了一些挑战。在板载充电器等一些应用中，输入级需要许多EMI电容器来满足发射要求。在这些应用中，空间总是有限的，设计人员正在寻找满足AEC-Q200和THB最高等级要求的小型化电容器。

R53 在恶劣环境条件下的能力

电子行业中公认的有源和无源元件加速寿命测试标准是温度-湿度-偏置（THB）测试，在交流或直流偏置条件下，其水平为85°C和85%相对湿度。多年来，各行各业（包括汽车、能源、消费和工业）的设计师一直使用该测试来确定其最终产品在恶劣气候条件下运行长达 25 年的可靠性。最近，THB测试已被公认为EMI抑制膜电容器的IEC标准。电容器制造商必须指明其认证解决方案的THB类别。

下表显示了每个IEC标准的不同温度-湿度-偏差（THB）测试条件。

表 1：60384-14 Am. 1 Ed.4 固定电容器，.2 湿度鲁棒性等级

表 2：电容、耗散因数和绝缘电阻要求

基美特R53 X2 系列超越以前的解决方案，符合 IEC-60384-14 湿度稳健性测试，符合 IIIB 类分类。R53 在其额定交流 （1 Vac） 和直流 （000Vdc） 电压下，在 85°C 和 85% 相对湿度下的加速寿命测试中可实现 310，560 小时。

R53应用示例

在以下示例中，我们分析了 X2 额定电容器对 3 相 11 kW OBC 输入 EMI 滤波器的要求。客户设计了一个具有九个X2电容器的多级输入EMI滤波器。

每个电容所需的电容为4.7 μF。在工作期间，施加在电容器两端的电压为 240 Vac，50 Hz。

工作期间，最高环境温度为100°C，频率为2 kHz时纹波电流为60 A。

由于需要高可靠性，客户需要符合AECQ-200和THB IIIB级标准的解决方案。电容的容差要求为±10%。

另一个要求是游离或低卤含量的解决方案。R53 X2 310 Vac 系列是此应用的理想选择。更准确地说，PNR533R447000P2K满足电容、容差要求，卤素含量低。

要验证 R53 解决方案的当前功能，客户可以使用 KEMET 在线仿真工具，凯西姆.根据最坏情况的应用场景，环境温度可以设置为100°C。

如下面的KSIM纹波电压和电流图所示，R533R447000P2K的纹波电流能力在2 kHz频率和60°C环境温度下超过了设计要求的100 A值。

此外，必须强调的是，R53解决方案占用的PCB面积比竞争对手的类似解决方案少25%。请参阅下面的比较图。

总结

在上面的例子中，我们分析了R53系列如何以比竞争对手更小型化的尺寸满足最高的THB等级。这些关键特性在电路板空间占用方面为设计人员带来了显著优势。此外，R53 AEC-Q200 认证使该系列成为汽车应用的理想 EMI 抑制解决方案。

审核编辑：郭婷