新能源汽車發(fā)展之下的電容技術(shù)趨勢

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）任何硬件電路都離不開的基礎(chǔ)被動元器件，電容也是新能源汽車?yán)锷俨涣说摹？偟膩砜矗渥饔脽o外乎是濾波、吸收和諧振。但就是這些基礎(chǔ)的功能幫助構(gòu)建起了新能源汽車的核心電控系統(tǒng)。

多樣電容解決新能源汽車內(nèi)多種應(yīng)用

先從電容技術(shù)來看，不同的容值和電壓等級下有各類電容技術(shù)應(yīng)用。在高壓低容值范圍內(nèi)，陶瓷電容的覆蓋面非常廣，而鋁電解電容有很高的容值，但是工作電壓相對較低，薄膜電容則介于二者之間，雖然容值上限不及鋁電解電容，工作電壓上限不及陶瓷電容，但是綜合來看具有高容值且電壓等級也不低。MLCC電容作為陶瓷電容的細(xì)分類別容值覆蓋范圍也是非常廣，工作電壓上限則在1000V左右。

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電容技術(shù)對比，TDK

在新能源汽車?yán)铮?a target="_blank">DC薄膜電容、MLCC電容以及CeraLink電容的應(yīng)用是日益廣泛。上面沒有提到CeraLink電容，可以看到CeraLink電容的工作電壓和容值區(qū)間是最小的，但是這并不影響它在新能源汽車上的廣泛應(yīng)用，因為其針對的都是新能源汽車特定的應(yīng)用。

不同類型的電容在新能源汽車中發(fā)揮著各自不可替代的作用，相互合作推動了新能源汽車的進一步發(fā)展。

DC薄膜取代電解電容適配更多新能源汽車應(yīng)用

DC薄膜電容在新能源汽車中的使用場景主要集中在電控、車載DC/DC和OBC中。新能源汽車需要考慮到抗震、高溫、高壓大電流、高可靠性等諸多要求，電解電容雖然容值足夠但其他方面已經(jīng)無法滿足，這一點從上面技術(shù)對比圖中也能清晰地看到。DC薄膜取代電解電容更好地適配了這些新能源車應(yīng)用，目前業(yè)界多以特性非常優(yōu)異的聚丙烯薄膜電容為主。

從模塊來看，車載充電器OBC上DC薄膜電容的出現(xiàn)次數(shù)是最多的，從EMI濾波到PFC電容，到DC-link電容，LLC諧振階段的電容，以及最后的輸出電容。這里著重看一下DC-link，這是目前DC薄膜電容在新能源汽車上最成熟的應(yīng)用。DC-Link電容作為濾波器要求大電流和大容量設(shè)計。DC薄膜DC-Link電容在這里發(fā)揮去耦作用，在電容值上優(yōu)勢很大，這意味著它能夠承受更大的工作電流。

除了去耦作用，還有一些應(yīng)用場合用到了它的EMI以及濾波作用，甚至少部分應(yīng)用還運用了其儲能作用。另外，考慮到DC薄膜電容的自愈性，運用DC薄膜電容對延長電池壽命也有著不小作用。

MLCC優(yōu)勢不可替代，在汽車電子依舊強勢

車載用MLCC講究一個可靠性，目前用得較多的是軟端子電容、支架電容和三端子電容。一輛新能源汽車則需要的MLCC數(shù)量動輒高達上萬顆，且以高端型號為主。

在任何需要緩解機械效應(yīng)的地方，比如PCB的分板處、12V電源回路，軟端子電容的應(yīng)用可以說隨處可見，端電極的柔性樹脂層減少了應(yīng)用損耗，可靠性極高。支架電容最主要的問題在于堆疊后ESL上升，不過現(xiàn)在新能源汽車?yán)锒疾捎脵M堆疊式的并聯(lián)式支架電容，盡可能減低阻抗。而且應(yīng)用在汽車?yán)锏腗LCC在選擇框架材料時也會優(yōu)先考量降低阻抗。

MLCC，村田

三端子電容，在新能源汽車?yán)锇l(fā)揮著用更少的去耦電容實現(xiàn)更好降噪效果的作用。三端子電容則采用直流電可在內(nèi)部流通的貫通式結(jié)構(gòu)，可以很輕松地分離干擾信號。相對于普通端子，三端子電容在高頻領(lǐng)域的低阻抗尤為突出，具有很明顯的降噪特性，在ADAS和自動駕駛系統(tǒng)ECU等各式車載設(shè)備的電源回路中發(fā)光發(fā)熱。

雖然由于智能手機、平板、PC的需求下降，MLCC在消費內(nèi)市場呈疲軟態(tài)勢，但在汽車電子了，它獨特的優(yōu)勢不可替代，依舊火熱。

寫在最后

DC薄膜電容彌補了電解電容的不足在新能源車OBC、DC/DC上得到廣泛應(yīng)用，火熱的MLCC依靠其獨樹一幟的降噪、抗干擾能力一路為駕駛保駕護航。還有一些基于壓電陶瓷技術(shù)、反鐵電電容器技術(shù)的特殊電容為基于SiC和GaN半導(dǎo)體的快速切換轉(zhuǎn)換器的緩沖器和DC鏈路提供了極其緊湊的解決方案。

在新能源汽車飛速發(fā)展的形勢下，各類電容也需要在小型化、高容化、高耐電壓性以及高可靠性上持續(xù)升級。