电子发烧友网报道(文/李宁远)任何硬件电路都离不开的基础被动元器件,电容也是新能源汽车里少不了的。总的来看,其作用无外乎是滤波、吸收和谐振。但就是这些基础的功能帮助构建起了新能源汽车的核心电控系统。
多样电容解决新能源汽车内多种应用
先从电容技术来看,不同的容值和电压等级下有各类电容技术应用。在高压低容值范围内,陶瓷电容的覆盖面非常广,而铝电解电容有很高的容值,但是工作电压相对较低,薄膜电容则介于二者之间,虽然容值上限不及铝电解电容,工作电压上限不及陶瓷电容,但是综合来看具有高容值且电压等级也不低。MLCC电容作为陶瓷电容的细分类别容值覆盖范围也是非常广,工作电压上限则在1000V左右。
多样电容解决新能源汽车内多种应用
先从电容技术来看,不同的容值和电压等级下有各类电容技术应用。在高压低容值范围内,陶瓷电容的覆盖面非常广,而铝电解电容有很高的容值,但是工作电压相对较低,薄膜电容则介于二者之间,虽然容值上限不及铝电解电容,工作电压上限不及陶瓷电容,但是综合来看具有高容值且电压等级也不低。MLCC电容作为陶瓷电容的细分类别容值覆盖范围也是非常广,工作电压上限则在1000V左右。
电容技术对比,TDK
在新能源汽车里,DC薄膜电容、MLCC电容以及CeraLink电容的应用是日益广泛。上面没有提到CeraLink电容,可以看到CeraLink电容的工作电压和容值区间是最小的,但是这并不影响它在新能源汽车上的广泛应用,因为其针对的都是新能源汽车特定的应用。
不同类型的电容在新能源汽车中发挥着各自不可替代的作用,相互合作推动了新能源汽车的进一步发展。
DC薄膜取代电解电容适配更多新能源汽车应用
DC薄膜电容在新能源汽车中的使用场景主要集中在电控、车载DC/DC和OBC中。新能源汽车需要考虑到抗震、高温、高压大电流、高可靠性等诸多要求,电解电容虽然容值足够但其他方面已经无法满足,这一点从上面技术对比图中也能清晰地看到。DC薄膜取代电解电容更好地适配了这些新能源车应用,目前业界多以特性非常优异的聚丙烯薄膜电容为主。
从模块来看,车载充电器OBC上DC薄膜电容的出现次数是最多的,从EMI滤波到PFC电容,到DC-link电容,LLC谐振阶段的电容,以及最后的输出电容。这里着重看一下DC-link,这是目前DC薄膜电容在新能源汽车上最成熟的应用。DC-Link电容作为滤波器要求大电流和大容量设计。DC薄膜DC-Link电容在这里发挥去耦作用,在电容值上优势很大,这意味着它能够承受更大的工作电流。
除了去耦作用,还有一些应用场合用到了它的EMI以及滤波作用,甚至少部分应用还运用了其储能作用。另外,考虑到DC薄膜电容的自愈性,运用DC薄膜电容对延长电池寿命也有着不小作用。
MLCC优势不可替代,在汽车电子依旧强势
车载用MLCC讲究一个可靠性,目前用得较多的是软端子电容、支架电容和三端子电容。一辆新能源汽车则需要的MLCC数量动辄高达上万颗,且以高端型号为主。
在任何需要缓解机械效应的地方,比如PCB的分板处、12V电源回路,软端子电容的应用可以说随处可见,端电极的柔性树脂层减少了应用损耗,可靠性极高。支架电容最主要的问题在于堆叠后ESL上升,不过现在新能源汽车里都采用横堆叠式的并联式支架电容,尽可能减低阻抗。而且应用在汽车里的MLCC在选择框架材料时也会优先考量降低阻抗。
MLCC,村田
三端子电容,在新能源汽车里发挥着用更少的去耦电容实现更好降噪效果的作用。三端子电容则采用直流电可在内部流通的贯通式结构,可以很轻松地分离干扰信号。相对于普通端子,三端子电容在高频领域的低阻抗尤为突出,具有很明显的降噪特性,在ADAS和自动驾驶系统ECU等各式车载设备的电源回路中发光发热。
虽然由于智能手机、平板、PC的需求下降,MLCC在消费内市场呈疲软态势,但在汽车电子了,它独特的优势不可替代,依旧火热。
写在最后
DC薄膜电容弥补了电解电容的不足在新能源车OBC、DC/DC上得到广泛应用,火热的MLCC依靠其独树一帜的降噪、抗干扰能力一路为驾驶保驾护航。还有一些基于压电陶瓷技术、反铁电电容器技术的特殊电容为基于SiC和GaN半导体的快速切换转换器的缓冲器和DC链路提供了极其紧凑的解决方案。
在新能源汽车飞速发展的形势下,各类电容也需要在小型化、高容化、高耐电压性以及高可靠性上持续升级。
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