Samsung lanceert 1500V ultrahoogspannings-MLCC's om de efficiëntie van de aandrijflijn van elektrische voertuigen te vergroten

Samsung Electro-Mechanics heeft een nieuwe reeks ultrahoogspannings-MLCC's in de maat 1210 (3,2 x 2,5 mm) geïntroduceerd voor xEV-hoogspanningsaandrijflijnen, gericht op ingebouwde laders (OBC's) en omvormersystemen in moderne elektrische voertuigen.

Deze Samsung Electro-Mechanics MLCC-condensatoren combineren 1000–1500 V-waarden met C0G/X8G-temperatuurkarakteristieken en capaciteitswaarden tot 33 nF, waardoor een hogere vermogensdichtheid en verbeterde betrouwbaarheid in compacte ontwerpen mogelijk zijn.

Belangrijkste kenmerken en voordelen

• Hoge spanningswaarden tot 1500 V
  • De dekking van 1000 V-, 1250 V- en 1500 V-klassen ondersteunt 800 V-inverterbussen en OBC-topologieën met hoge spanning, zoals CLLC-resonantieconverters.
• C0G/X8G-diëlektrica voor hoge temperaturen van automobielkwaliteit
  • C0G onderdelen gespecificeerd van −55 °C tot +125 °C met een capaciteitsverandering van 0 ± 30 ppm/°C bieden een zeer stabiele capaciteit en laag verlies over het typische omgevings- en onder de motorkap bereik in auto's.
  • X8G onderdelen gespecificeerd van −55 °C tot +150 °C met 0 ± 30 ppm/°C ondersteunen gebruik in de buurt van hete stroomapparaten of in dicht opeengepakte stroommodules.
• Geminiaturiseerde voetafdruk van 1210 (3,2 x 2,5 mm)
  • Biedt capaciteit voor hoge spanning en nF-bereik in een relatief kleine behuizing, waardoor compacte lay-outs in voedingsmodules en OBC-kaarten met hoge dichtheid mogelijk zijn.
• Vergroot capaciteitsbereik voor hoogspannings-C0G/X8G
  • Nieuwe onderdelen breiden het hoogspannings-C0G/X8G-assortiment van de fabrikant uit tot 1,2 nF–33 nF bij 1000–1500 V, waardoor een kloof wordt overbrugd waarin ontwerpers voorheen moesten vertrouwen op filmcondensatoren of grotere MLCC's.
• Opties met fail-safe ontwerp
  • Er worden verschillende onderdeelnummers aangeboden met 'Fail Safe Design'-structuren, bedoeld om het gedrag bij defecte isolatie te verbeteren en het systeem te helpen beschermen.
• Gericht op de betrouwbaarheid van de xEV-aandrijflijn
  • Ontworpen en in massa geproduceerd met behulp van gepatenteerde keramische miniaturisatie, elektrodeminiaturisatie en ultraprecieze laagvormingsprocessen om tegemoet te komen aan het groeiende aantal MLCC's en de betrouwbaarheidseisen in geëlektrificeerde voertuigen.
• Ondersteuning voor aangepaste ontwerpen
  • De fabrikant biedt expliciet technische ondersteuning en monsters voor klantspecifieke ontwerpen, wat nuttig kan zijn voor autoprojecten op platformniveau.

Typische toepassingen

Deze MLCC's met ultrahoge spanning zijn gericht op xEV-hoogspanningsdomeinen en kunnen filmcondensatoren vervangen of aanvullen in bepaalde functies waarbij verkleining en integratie op bordniveau gunstig zijn.

Typische functies zijn onder meer:

• CLLC-resonantietanks in boordladers (OBC's)
  • Gebruikt als resonante condensatoren in hoogfrequente CLLC-trappen van OBC's van de volgende generatie met een uitgangsvermogen van meer dan 22 kW, waarbij een hoge spanning en een diëlektricum met laag verlies van cruciaal belang zijn voor de efficiëntie en thermische prestaties.
• 800 V-klasse tractie-invertersystemen
  • Ingezet rond voedingsmodules van omvormers voor snubbernetwerken en lokale ontkoppeling op DC-link- en half-bridge-knooppunten.
• Snubbercondensatoren voor snel schakelende apparaten
  • Gebruikt om schakelruis en spanningsoverschrijding te onderdrukken wanneer SiC- of snelle IGBT-schakelaars worden in- of uitgeschakeld door een gecontroleerd pad met lage inductie te bieden voor transiënte energie.
• Algemene hoogspanningsknooppunten in xEV-aandrijflijnen
  • Overal toepasbaar waar een compacte, stabiele hoogspanningscondensator nodig is, zoals bij hoogspanningsmeetconditionering, hulp-DC-DC-trappen of EMI-geoptimaliseerde lay-outs in het HV-domein.

Omdat deze apparaten keramische MLCC's zijn met C0G/X8G-kenmerken, zijn ze het meest geschikt voor posities waar weinig verlies, stabiele capaciteit en voorspelbaar temperatuurgedrag belangrijker zijn dan een zeer hoge bulkcapaciteit.

Technische hoogtepunten

De huidige opstelling die in het persbericht wordt beschreven, richt zich op vier MLCC's met 1210 behuizingen met specifieke capaciteits- en spanningscombinaties. Deze onderdelen samen breiden het C0G/X8G MLCC-portfolio uit tot 1000–1500 V met capaciteiten van 1,2 nF tot 33 nF in een behuizingsgrootte van 1210.

Productoverzichttabel

Onderdeelnummer Grootte (inch/mm) Capaciteit Nominale spanning TCC Ontwerptype CL32G122KVV3PN#1210 / 3,2×2,51,2 nF1500 VX8GFail Safe-ontwerpCL32C103JXV3PN#1210 / 3,2×2,510 nF1250 VC0GFail Safe-ontwerpCL32C223JIV3PN#1210 / 3,2×2,522 nF1000 VC0GFail Safe-ontwerpCL32C333JIV1PN#1210 / 3,2×2,533 nF1000 VC0GNormaal ontwerp

Ontwerpopmerkingen voor ingenieurs

Bij het ontwerpen van deze ultrahoogspannings-MLCC's in xEV-systemen kunnen een paar praktische overwegingen helpen problemen te voorkomen en het meeste voordeel uit hun mogelijkheden te halen.

Elektrische en thermische overwegingen

• Respecteer de praktijken voor spanningsvermindering
  • Hoewel de onderdelen een vermogen tot 1000-1500 V hebben, is het bij stroomontwerpen voor auto's gebruikelijk om MLCC's te gebruiken met een marge onder de maximale nominale spanning, vooral in toepassingen met repetitieve transiënten of hoge dv/dt.
• Overweeg AC-rimpel- en resonantieomstandigheden
  • In CLLC-resonante converters ervaart de condensator AC-spanning en -stroom gesuperponeerd op een DC-offset. Controleer de rimpelstroomlimieten en het verliesgedrag in het gegevensblad om er zeker van te zijn dat de MLCC niet oververhit raakt in stabiele werking.
• Controleer de capaciteitsstabiliteit bij temperatuur en bias
  • Dankzij de C0G/X8G-karakteristieken is de temperatuurgerelateerde capaciteitsdrift erg klein, wat ideaal is voor stabiele resonantiefrequenties. Elke DC-voorspanningsafhankelijkheid bij deze spanningsniveaus moet worden geverifieerd in de datasheetgrafieken.
• Let op de thermische omgeving
  • In invertervermogensmodules of primaire OBC-trappen kunnen lokale temperaturen de bovengrens van X8G-onderdelen benaderen. Gebruik thermische simulatie of metingen om ervoor te zorgen dat de temperaturen van knooppunten en behuizingen binnen de gespecificeerde limieten blijven.

Lay-out en mechanische integratie

• Minimaliseer ESL en lusgebied
  • Voor snubbertoepassingen plaatst u de MLCC zo dicht mogelijk bij de schakelaarterminals of modulepinnen, met korte, brede sporen om parasitaire inductie te minimaliseren en de effectiviteit van overspanningsonderdrukking te maximaliseren.
• Combineer indien nodig meerdere condensatoren
  • Om specifieke snubber- of resonantiewaarden te bereiken of om stroom te verdelen, kunt u overwegen om meerdere MLCC's parallel te gebruiken, waarbij u de afstandsregels voor hoogspanningsspeling en kruip in acht neemt.
• Beheer mechanische stress
  • Grote keramische condensatoren van formaat 1210 kunnen gevoelig zijn voor scheuren in de plaat. Gebruik het juiste padontwerp, gecontroleerde soldeerverbindingen en PCB-ondersteuning om mechanische spanning tijdens de montage en het gebruik van het voertuig te verminderen.
• Controleer fail-safe versus normaal ontwerp
  • Als de integriteit van de isolatie veiligheidskritisch is (bijvoorbeeld bij de isolatiebarrière in OBC's), controleer dan of er een Fail Safe Design-versie beschikbaar is met de vereiste capaciteit en spanning, en bekijk de datasheetbeschrijving van het gedrag onder foutomstandigheden.

Kwalificatie en documentatie

• Verifieer de kwalificatiestatus van de auto-industrie
  • Bevestig voor serieproductie op xEV-platforms de juiste kwalificatiestandaard voor auto's (bijvoorbeeld AEC-Q200 of fabrikantspecifieke tests) in de datasheet of via de ondersteuningskanalen van de fabrikant.
• Volg de standaarden op systeemniveau
  • Hoogspanningscomponenten in OBC- en omvormersystemen moeten vaak voldoen aan normen zoals ISO/IEC hoogspanningsveiligheids- en isolatievereisten. Zorg ervoor dat de nominale spanning, testomstandigheden en isolatie-eigenschappen van de MLCC in lijn zijn met de ontwerpregels op systeemniveau.
• Maak gebruik van ondersteuning van de fabrikant
  • Aangezien Samsung Electro-Mechanics technische ondersteuning en voorbeelden biedt voor klantspecifieke ontwerpen, kunnen ontwerpteams vroegtijdig aan de slag met modelleringsgegevens, SPICE-modellen, betrouwbaarheidsgegevens en levensduurschattingen die mogelijk niet volledig gedetailleerd zijn in het persbericht.

Bron

Dit artikel is gebaseerd op de informatie uit het productnieuwsbericht van Samsung Electro-Mechanics waarin ultrahoogspannings-MLCC's voor xEV-hoogspanningsaandrijflijnen worden beschreven, aangevuld met de bijbehorende product- en datasheetlinks op de website van de fabrikant.

Referenties

1. Samsung Electro-Mechanics productnieuws:Ultra-High-Voltage MLCC's voor xEV hoogspanningsaandrijflijnen
2. Samsung Electro-Mechanics-productpagina – CL32G122KVV3PN#
3. Samsung Electro-Mechanics-productpagina – CL32C103JXV3PN#
4. Samsung Electro-Mechanics-productpagina – CL32C223JIV3PN#
5. Samsung Electro-Mechanics-productpagina – CL32C333JIV1PN#