Samsung lança MLCCs de ultra-alta tensão de 1500 V para aumentar a eficiência do trem de força de veículos elétricos

A Samsung Electro-Mechanics lançou uma nova linha de MLCCs de ultra-alta tensão no tamanho 1210 (3,2 × 2,5 mm) para motores de alta tensão xEV, visando carregadores de bordo (OBCs) e sistemas inversores em veículos elétricos modernos.

Esses capacitores MLCC da Samsung Electro-Mechanics combinam classificações de 1000–1500 V com características de temperatura C0G/X8G e valores de capacitância de até 33 nF, permitindo maior densidade de potência e maior confiabilidade em designs compactos.

Principais recursos e benefícios

• Classificações de alta tensão de até 1.500 V
  • A cobertura nas classes de 1.000 V, 1.250 V e 1.500 V suporta barramentos inversores de 800 V e topologias OBC de alta tensão, como conversores ressonantes CLLC.
• Dielétricos C0G/X8G de alta temperatura para uso automotivo
  • C0G peças especificadas de -55 °C a +125 °C com mudança de capacitância de 0 ± 30 ppm/°C oferecem capacitância muito estável e baixa perda em ambientes automotivos típicos e faixa sob o capô.
  • X8G peças especificadas de -55 °C a +150 °C com 0 ± 30 ppm/°C suportam uso próximo a dispositivos de energia quentes ou em módulos de energia bem compactados.
• Pegada miniaturizada de 1210 (3,2 × 2,5 mm)
  • Fornece capacitância de alta tensão e faixa nF em um tamanho de caixa relativamente pequeno, permitindo layouts compactos em módulos de potência e placas OBC de alta densidade.
• Faixa de capacitância estendida para C0G/X8G de alta tensão
  • Novas peças expandem a linha C0G/X8G de alta tensão do fabricante para 1,2 nF – 33 nF a 1.000–1.500 V, preenchendo uma lacuna onde os projetistas anteriormente dependiam de capacitores de filme ou MLCCs maiores.
• Opções com design à prova de falhas
  • Vários números de peças são oferecidos com estruturas de “Projeto à prova de falhas”, destinadas a melhorar o comportamento sob quebra de isolamento e ajudar a proteger o sistema.
• Visado na confiabilidade do trem de força xEV
  • Projetado e produzido em massa usando cerâmica proprietária, miniaturização de eletrodos e processos de estratificação ultraprecisos para atender à crescente contagem de MLCC e aos requisitos de confiabilidade em veículos eletrificados.
• Suporte para designs personalizados
  • O fabricante oferece explicitamente suporte técnico e amostras para projetos específicos do cliente, o que pode ser útil para projetos automotivos em nível de plataforma.

Aplicações típicas

Esses MLCCs de ultra-alta tensão destinam-se a domínios de alta tensão xEV e podem substituir ou complementar capacitores de filme em certas funções onde a redução de tamanho e a integração no nível da placa são benéficas.

As funções típicas incluem:

• Tanques ressonantes CLLC em carregadores de bordo (OBCs)
  • Usados como capacitores ressonantes em estágios CLLC de alta frequência de OBCs de próxima geração com potência de saída acima de 22 kW, onde a classificação de alta tensão e o dielétrico de baixa perda são essenciais para a eficiência e o desempenho térmico.
• Sistemas inversores de tração classe 800 V
  • Implantado em torno de módulos de potência inversores para redes snubber e desacoplamento local em nós de link CC e meia ponte.
• Capacitores amortecedores para dispositivos de comutação rápida
  • Usado para suprimir ruído de comutação e excesso de tensão quando interruptores SiC ou IGBT rápidos são ligados ou desligados, fornecendo um caminho controlado e de baixa indutância para energia transitória.
• Nós gerais de alta tensão em grupos motopropulsores xEV
  • Aplicável em qualquer lugar que seja necessário um capacitor compacto, estável e de alta tensão, como condicionamento de medição de alta tensão, estágios auxiliares CC-CC ou layouts otimizados para EMI no domínio HV.

Como esses dispositivos são MLCCs cerâmicos com características C0G/X8G, eles são mais adequados para posições onde baixa perda, capacitância estável e comportamento de temperatura previsível são mais importantes do que capacitância em massa muito alta.

Destaques técnicos

A linha atual descrita no comunicado à imprensa concentra-se em quatro MLCCs de 1210 caixas com combinações específicas de capacitância e tensão. Juntas, essas peças ampliam o portfólio C0G/X8G MLCC para cobrir 1000–1500 V com capacitâncias de 1,2 nF a 33 nF em um tamanho de caixa 1210.

Tabela de visão geral do produto
Número da peça Tamanho (polegada/mm) Capacitância Tensão nominal TCC Tipo de desenho CL32G122KVV3PN#1210 / 3,2×2,51,2 nF1500 VX8GFdesign à prova de falhasCL32C103JXV3PN#1210 / 3,2×2,510 nF1250 VC0GFdesign à prova de falhasCL32C223JIV3PN#1210 / 3,2×2,522 nF1000 VC0GFail Safe DesignCL32C333JIV1PN#1210 / 3,2×2,533 nF1000 VC0GNormal Design

Notas de projeto para engenheiros

Ao projetar esses MLCCs de ultra-alta tensão em sistemas xEV, algumas considerações práticas podem ajudar a evitar problemas e obter o máximo benefício de suas capacidades.

Considerações elétricas e térmicas

• Respeite as práticas de redução de tensão
  • Mesmo que as peças tenham classificação de até 1.000–1.500 V, é comum em projetos de energia automotiva operar MLCCs com uma margem abaixo da tensão nominal máxima, especialmente em aplicações com transientes repetitivos ou alto dv/dt.
• Considere a ondulação AC e as condições de ressonância
  • Em conversores ressonantes CLLC, o capacitor experimenta tensão e corrente CA sobrepostas a um deslocamento CC. Verifique os limites de corrente de ondulação e o comportamento de perda na folha de dados para garantir que o MLCC não superaqueça na operação em estado estacionário.
• Verifique a estabilidade da capacitância em relação à temperatura e polarização
  • As características C0G/X8G significam que o desvio de capacitância relacionado à temperatura é muito pequeno, o que é ideal para frequências ressonantes estáveis. Qualquer dependência de polarização CC nesses níveis de tensão deve ser verificada nos gráficos da folha de dados.
• Preste atenção ao ambiente térmico
  • Em módulos de potência inversores ou estágios primários OBC, as temperaturas locais podem se aproximar do limite superior das peças X8G. Use simulação ou medição térmica para garantir que as temperaturas da junção e do invólucro permaneçam dentro dos limites especificados.

Layout e integração mecânica

• Minimize ESL e área de loop
  • Para aplicações de snubber, coloque o MLCC o mais próximo possível dos terminais da chave ou pinos do módulo, com traços curtos e largos para minimizar a indutância parasita e maximizar a eficácia da supressão de sobretensão.
• Combine vários capacitores, se necessário
  • Para obter valores específicos de amortecimento ou ressonância ou para distribuir corrente, considere usar vários MLCCs em paralelo, observando as regras de espaçamento para folga e fuga de alta tensão.
• Gerencie o estresse mecânico
  • Grandes capacitores cerâmicos no tamanho 1210 podem ser suscetíveis a rachaduras flexíveis na placa. Use um design de almofada adequado, filetes de solda controlados e suporte de PCB para reduzir o estresse mecânico durante a montagem e operação do veículo.
• Verifique o design à prova de falhas versus o design normal
  • Onde a integridade do isolamento for crítica para a segurança (por exemplo, na barreira de isolamento em OBCs), verifique se uma versão Fail Safe Design está disponível com a capacitância e tensão necessárias e revise a descrição da folha de dados de seu comportamento sob condições de falha.

Qualificação e documentação

• Verificar o status de qualificação automotiva
  • Para produção em série em plataformas xEV, confirme o padrão de qualificação automotiva apropriado (por exemplo, AEC-Q200 ou testes específicos do fabricante) na folha de dados ou por meio dos canais de suporte do fabricante.
• Alinhar-se com padrões de nível de sistema
  • Componentes de alta tensão em sistemas OBC e inversores geralmente precisam estar em conformidade com padrões como requisitos de segurança e isolamento de alta tensão ISO/IEC. Certifique-se de que a tensão nominal, as condições de teste e as propriedades de isolamento do MLCC estejam alinhadas com as regras de projeto em nível de sistema.
• Aproveite o suporte do fabricante
  • Como a Samsung Electro-Mechanics oferece suporte técnico e amostras para projetos específicos do cliente, as equipes de design podem se envolver antecipadamente para obter dados de modelagem, modelos SPICE, dados de confiabilidade e estimativas de vida útil que podem não estar totalmente detalhadas no comunicado à imprensa.

Fonte

Este artigo é baseado nas informações fornecidas no comunicado de imprensa do produto Samsung Electro-Mechanics que descreve MLCCs de ultra-alta tensão para motores de alta tensão xEV, complementados pelos links do produto associado e da folha de dados no site do fabricante.

Referências

1. Novidades sobre produtos da Samsung Electro-Mechanics:MLCCs de ultra-alta tensão para motores de alta tensão xEV
2. Página do produto Samsung Electro-Mechanics – CL32G122KVV3PN#
3. Página do produto Samsung Electro-Mechanics – CL32C103JXV3PN#
4. Página do produto Samsung Electro-Mechanics – CL32C223JIV3PN#
5. Página do produto Samsung Electro-Mechanics – CL32C333JIV1PN#