Samsung bringt 1500-V-Ultrahochspannungs-MLCCs auf den Markt, um die Effizienz des Antriebsstrangs von Elektrofahrzeugen zu steigern

Samsung Electro-Mechanics hat eine neue Reihe von Ultrahochspannungs-MLCCs in der Größe 1210 (3,2 × 2,5 mm) für xEV-Hochspannungsantriebsstränge eingeführt, die auf On-Board-Ladegeräte (OBCs) und Wechselrichtersysteme in modernen Elektrofahrzeugen abzielen.

Diese MLCC-Kondensatoren von Samsung Electro-Mechanics kombinieren Nennwerte von 1000–1500 V mit C0G/X8G-Temperatureigenschaften und Kapazitätswerten von bis zu 33 nF und ermöglichen so eine höhere Leistungsdichte und verbesserte Zuverlässigkeit in kompakten Designs.

Hauptfunktionen und Vorteile

• Hohe Spannungswerte bis 1500 V
  • Die Abdeckung der Klassen 1000 V, 1250 V und 1500 V unterstützt 800-V-Wechselrichterbusse und Hochspannungs-OBC-Topologien wie CLLC-Resonanzwandler.
• Hochtemperatur-C0G/X8G-Dielektrika in Automobilqualität
  • C0G Teile, die von –55 °C bis +125 °C mit einer Kapazitätsänderung von 0 ± 30 ppm/°C spezifiziert sind, bieten eine sehr stabile Kapazität und geringe Verluste über den typischen Automobil-Umgebungs- und Motorraumbereich.
  • X8G Teile, die von −55 °C bis +150 °C mit 0 ± 30 ppm/°C spezifiziert sind, unterstützen den Einsatz in der Nähe heißer Leistungsgeräte oder in dicht gepackten Leistungsmodulen.
• Miniaturisierte 1210 (3,2 × 2,5 mm) Grundfläche
  • Bietet Hochspannung und Kapazität im nF-Bereich in einer relativ kleinen Gehäusegröße und ermöglicht so kompakte Layouts in Leistungsmodulen und OBC-Boards mit hoher Dichte.
• Erweiterter Kapazitätsbereich für Hochspannung C0G/X8G
  • Neue Teile erweitern das Hochspannungs-C0G/X8G-Sortiment des Herstellers auf 1,2 nF–33 nF bei 1000–1500 V und schließen damit eine Lücke, in der Entwickler bisher auf Folienkondensatoren oder größere MLCCs angewiesen waren.
• Optionen mit ausfallsicherem Design
  • Mehrere Teilenummern werden mit „Fail Safe Design“-Strukturen angeboten, die das Verhalten bei Isolationsdurchschlag verbessern und zum Schutz des Systems beitragen sollen.
• Ziel ist die Zuverlässigkeit des xEV-Antriebsstrangs
  • Entworfen und in Massenproduktion hergestellt unter Verwendung proprietärer Keramik, Elektrodenminiaturisierung und hochpräziser Schichtprozesse, um der wachsenden MLCC-Anzahl und den Zuverlässigkeitsanforderungen in Elektrofahrzeugen gerecht zu werden.
• Unterstützung für benutzerdefinierte Designs
  • Der Hersteller bietet ausdrücklich technischen Support und Muster für kundenspezifische Designs an, die für Automobilprojekte auf Plattformebene nützlich sein können.

Typische Anwendungen

Diese Ultrahochspannungs-MLCCs zielen auf xEV-Hochspannungsdomänen ab und können Folienkondensatoren in bestimmten Funktionen ersetzen oder ergänzen, bei denen Größenreduzierung und Integration auf Platinenebene von Vorteil sind.

Zu den typischen Funktionen gehören:

• CLLC-Resonanztanks in On-Board-Ladegeräten (OBCs)
  • Wird als Resonanzkondensatoren in Hochfrequenz-CLLC-Stufen von OBCs der nächsten Generation mit einer Ausgangsleistung über 22 kW verwendet, bei denen eine hohe Nennspannung und ein verlustarmes Dielektrikum entscheidend für Effizienz und thermische Leistung sind.
• Traktionsumrichtersysteme der V-Klasse 800
  • Eingesetzt rund um Wechselrichter-Leistungsmodule für Snubber-Netzwerke und lokale Entkopplung auf DC-Link- und Halbbrückenknoten.
• Überspannungsschutzkondensatoren für schnell schaltende Geräte
  • Wird verwendet, um Schaltgeräusche und Spannungsüberschwinger zu unterdrücken, wenn SiC- oder schnelle IGBT-Schalter ein- oder ausgeschaltet werden, indem ein kontrollierter Pfad mit niedriger Induktivität für transiente Energie bereitgestellt wird.
• Allgemeine Hochspannungsknoten in xEV-Antriebssträngen
  • Anwendbar überall dort, wo ein kompakter, stabiler Hochspannungskondensator benötigt wird, z. B. zur Konditionierung von Hochspannungsmessungen, DC-DC-Hilfsstufen oder EMI-optimierten Layouts im HV-Bereich.

Da es sich bei diesen Geräten um Keramik-MLCCs mit C0G/X8G-Eigenschaften handelt, eignen sie sich am besten für Positionen, bei denen geringer Verlust, stabile Kapazität und vorhersehbares Temperaturverhalten wichtiger sind als eine sehr hohe Volumenkapazität.

Technische Highlights

Die in der Pressemitteilung beschriebene aktuelle Produktpalette konzentriert sich auf vier 1210-Gehäuse-MLCCs mit spezifischen Kapazitäts- und Spannungskombinationen. Zusammen erweitern diese Teile das C0G/X8G MLCC-Portfolio, um 1000–1500 V mit Kapazitäten von 1,2 nF bis 33 nF in einer 1210-Gehäusegröße abzudecken.

Produktübersichtstabelle

Teilenummer Größe (Zoll/mm) Kapazität Nennspannung TCC Designtyp CL32G122KVV3PN#1210 / 3,2×2,51,2 nF1500 VX8GFail Safe DesignCL32C103JXV3PN#1210 / 3,2×2,510 nF1250 VC0GFail Safe DesignCL32C223JIV3PN#1210 / 3,2×2,522 nF1000 VC0GFail Safe DesignCL32C333JIV1PN#1210 / 3,2×2,533 nF1000 VC0GNormales Design

Design-in-Hinweise für Ingenieure

Bei der Gestaltung dieser Ultrahochspannungs-MLCCs in xEV-Systemen können einige praktische Überlegungen dazu beitragen, Probleme zu vermeiden und den größtmöglichen Nutzen aus ihren Fähigkeiten zu ziehen.

Elektrische und thermische Überlegungen

• Beachten Sie die Praktiken zur Spannungsreduzierung
  • Obwohl die Teile für eine Nennspannung von bis zu 1000–1500 V ausgelegt sind, ist es in Automobil-Stromversorgungsdesigns üblich, MLCCs mit einer Marge unter der maximalen Nennspannung zu betreiben, insbesondere bei Anwendungen mit sich wiederholenden Transienten oder hohem dv/dt.
• Berücksichtigen Sie Wechselstromwelligkeit und Resonanzbedingungen
  • In CLLC-Resonanzwandlern erfährt der Kondensator Wechselspannung und -strom, denen ein Gleichstromoffset überlagert ist. Überprüfen Sie die Welligkeitsstromgrenzen und das Verlustverhalten im Datenblatt, um sicherzustellen, dass der MLCC im stationären Betrieb nicht überhitzt.
• Überprüfen Sie die Kapazitätsstabilität über Temperatur und Vorspannung
  • Die C0G/X8G-Eigenschaften bedeuten, dass die temperaturbedingte Kapazitätsdrift sehr gering ist, was ideal für stabile Resonanzfrequenzen ist. Jegliche DC-Vorspannungsabhängigkeit bei diesen Spannungspegeln sollte in den Datenblattdiagrammen überprüft werden.
• Achten Sie auf die thermische Umgebung
  • In Wechselrichter-Leistungsmodulen oder OBC-Primärstufen können die lokalen Temperaturen die Obergrenze von X8G-Teilen erreichen. Verwenden Sie thermische Simulationen oder Messungen, um sicherzustellen, dass die Verbindungs- und Gehäusetemperaturen innerhalb der angegebenen Grenzen bleiben.

Layout und mechanische Integration

• ESL und Loop-Bereich minimieren
  • Platzieren Sie den MLCC bei Snubber-Anwendungen so nah wie möglich an den Schalteranschlüssen oder Modulpins mit kurzen, breiten Leiterbahnen, um parasitäre Induktivität zu minimieren und die Wirksamkeit der Überspannungsunterdrückung zu maximieren.
• Kombinieren Sie bei Bedarf mehrere Kondensatoren
  • Um bestimmte Dämpfungs- oder Resonanzwerte zu erreichen oder den Strom zu verteilen, sollten Sie die parallele Verwendung mehrerer MLCCs in Betracht ziehen und dabei die Abstandsregeln für Hochspannungs-Luft- und Kriechstrecken beachten.
• Mechanische Belastungen bewältigen
  • Große Keramikkondensatoren der Größe 1210 können anfällig für Risse im Platinenflex sein. Verwenden Sie das richtige Pad-Design, kontrollierte Lötstellen und Leiterplattenunterstützung, um die mechanische Belastung während der Montage und des Fahrzeugbetriebs zu reduzieren.
• Überprüfen Sie die Ausfallsicherheit im Vergleich zum normalen Design
  • Wenn die Isolationsintegrität sicherheitskritisch ist (z. B. an der Isolationsbarriere in OBCs), überprüfen Sie, ob eine Fail-Safe-Design-Version mit der erforderlichen Kapazität und Spannung verfügbar ist, und lesen Sie die Datenblattbeschreibung ihres Verhaltens unter Fehlerbedingungen.

Qualifikation und Dokumentation

• Automotive-Qualifikationsstatus überprüfen
  • Bestätigen Sie für die Serienproduktion in xEV-Plattformen den entsprechenden Automotive-Qualifizierungsstandard (z. B. AEC-Q200 oder herstellerspezifische Tests) im Datenblatt oder über die Supportkanäle des Herstellers.
• Anpassung an Standards auf Systemebene
  • Hochspannungskomponenten in OBC- und Wechselrichtersystemen müssen häufig Standards wie ISO/IEC-Hochspannungssicherheits- und Isolationsanforderungen erfüllen. Stellen Sie sicher, dass die Nennspannung, die Testbedingungen und die Isolationseigenschaften des MLCC mit den Designregeln auf Systemebene übereinstimmen.
• Nutzen Sie den Herstellersupport
  • Da Samsung Electro-Mechanics technischen Support und Muster für kundenspezifische Designs bietet, können sich Designteams frühzeitig mit Modellierungsdaten, SPICE-Modellen, Zuverlässigkeitsdaten und Lebensdauerschätzungen befassen, die in der Pressemitteilung möglicherweise nicht vollständig aufgeführt sind.

Quelle

Dieser Artikel basiert auf Informationen in der Produktpressemitteilung von Samsung Electro-Mechanics, in der Ultrahochspannungs-MLCCs für xEV-Hochspannungsantriebsstränge beschrieben werden, ergänzt durch die zugehörigen Produkt- und Datenblattlinks auf der Website des Herstellers.

Referenzen

1. Produktneuigkeiten von Samsung Electro-Mechanics:Ultrahochspannungs-MLCCs für xEV-Hochspannungsantriebsstränge
2. Produktseite von Samsung Electro-Mechanics – CL32G122KVV3PN#
3. Produktseite von Samsung Electro-Mechanics – CL32C103JXV3PN#
4. Produktseite von Samsung Electro-Mechanics – CL32C223JIV3PN#
5. Produktseite von Samsung Electro-Mechanics – CL32C333JIV1PN#