楼氏电子提供600V-2kV nF-µF C0G或X7R高压缓冲电容器,以满足电动汽车的应用要求和行业认证
在之前关于电动汽车 (EV) 的文章中,Knowles谈到了使用直流母线电容器作为电源转换器中的中间缓冲器。本文的主题涵盖了另一个有用的电源模块组件——缓冲电容器。缓冲器是能量吸收电路,用于保护电子设备免受由于将开关从打开状态切换到关闭状态而引起的电压尖峰和瞬变(的影响)。打开开关本质上会在器件上感应出一个高电压,而缓冲器为多余的能量提供了一条备用流动路径,以便多余的能量被缓冲电容器吸收并由电阻器或其他负载消耗。
图1.基本RC缓冲电路(来源:维基百科)
在EV子系统中,绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 是三端功率半导体器件,通常用作逆变器、转换器和电源等电力电子应用的快速高效开关。IGBT通常与各种拓扑中的二极管裸片组合使用以形成更大的模块,这些模块被保护以免受开关操作期间产生的峰值电压尖峰的影响。例如,图2中的EV逆变器负责将电池直流电转换为三相交流电,以在加速过程中驱动牵引电机。它还在制动期间将交流电转换回直流电。 驱动三相负载的功率模块将需要至少六个IGBT和六个附带的缓冲电容器Csnub来保护半导体。
图2. 电机驱动电路中的逆变器
缓冲电容器通过吸收100至300kHz高频操作引起的噪声来保护电源开关模块。因此,该功能的理想电容器应具有:
在高频(100kHz及以上)下工作的高允许电压
低ESR
低损耗因数
低自发热
高允许功率容量
Knowles(楼氏电子)建议使用其600V-2kV nF-µF C0G或X7R电容器来满足这些要求。电容器的直流电压额定值将取决于半导体开关的阻断电压。
正温度系数 (PTC) 加热器控制器是另一个需要缓冲电容器的EV子系统。与可以使用内燃机废热为车厢供暖的石油基汽车不同,电动汽车使用高压PTC加热器作为加热、通风和空调 (HVAC) 系统的热源。
PTC加热器采用特殊材料,在低温时电阻较低,允许全电流流动并产生热量。随着温度的升高,PTC材料的电阻也随之增加。此属性充当自动安全功能,可限制电流并防止过热。加热器控制器中的电源单元 (PSU) 电路需要高压电容器用于缓冲和初级-次级隔离目的。 此用例的常用电容器包括Knowles的1206-3640 1kV-2kV 1nF-1µF X7R。
鉴于IGBT和功率模块在EV中随处可见,因此设计人员选择满足应用要求和行业认证的正确高压缓冲电容器至关重要。
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