Samsung lanza MLCC de voltaje ultraalto de 1500 V para aumentar la eficiencia del tren motriz de los vehículos eléctricos

Samsung Electro-Mechanics ha presentado una nueva gama de MLCC de voltaje ultraalto en tamaño 1210 (3,2 × 2,5 mm) para sistemas de propulsión de alto voltaje xEV, dirigidos a cargadores a bordo (OBC) y sistemas inversores en vehículos eléctricos modernos.

Estos condensadores MLCC de Samsung Electro-Mechanics combinan clasificaciones de 1000 a 1500 V con características de temperatura C0G/X8G y valores de capacitancia de hasta 33 nF, lo que permite una mayor densidad de potencia y una confiabilidad mejorada en diseños compactos.

Características y beneficios clave

• Alto voltaje nominal hasta 1500 V
  • La cobertura en clases de 1000 V, 1250 V y 1500 V admite buses inversores de 800 V y topologías OBC de alto voltaje, como convertidores resonantes CLLC.
• Dieléctricos C0G/X8G de alta temperatura de grado automotriz
  • C0G Las piezas especificadas de −55 °C a +125 °C con un cambio de capacitancia de 0 ± 30 ppm/°C ofrecen una capacitancia muy estable y bajas pérdidas en el ambiente típico del automóvil y en el rango debajo del capó.
  • X8G Las piezas especificadas de −55 °C a +150 °C con 0 ± 30 ppm/°C admiten el uso cerca de dispositivos de energía calientes o en módulos de energía bien empaquetados.
• Tamaño miniaturizado de 1210 (3,2 × 2,5 mm)
  • Proporciona capacitancia de alto voltaje y rango nF en un tamaño de caja relativamente pequeño, lo que permite diseños compactos en módulos de potencia y placas OBC de alta densidad.
• Rango de capacitancia ampliado para C0G/X8G de alto voltaje
  • Las nuevas piezas amplían la línea C0G/X8G de alto voltaje del fabricante a 1,2 nF-33 nF a 1000-1500 V, cerrando una brecha en la que los diseñadores anteriormente tenían que confiar en condensadores de película o MLCC más grandes.
• Opciones con diseño a prueba de fallos
  • Se ofrecen varios números de pieza con estructuras de “diseño a prueba de fallos”, destinadas a mejorar el comportamiento en caso de rotura del aislamiento y ayudar a proteger el sistema.
• Dirigido a la confiabilidad del tren motriz xEV
  • Diseñado y producido en masa utilizando cerámica patentada, miniaturización de electrodos y procesos de estratificación ultraprecisos para abordar el creciente recuento de MLCC y los requisitos de confiabilidad en vehículos electrificados.
• Soporte para diseños personalizados
  • El fabricante ofrece explícitamente soporte técnico y muestras para diseños específicos del cliente, que pueden ser útiles para proyectos automotrices a nivel de plataforma.

Aplicaciones típicas

Estos MLCC de voltaje ultraalto están destinados a dominios de alto voltaje xEV y pueden reemplazar o complementar los capacitores de película en ciertas funciones donde la reducción de tamaño y la integración a nivel de placa son beneficiosas.

Las funciones típicas incluyen:

• Tanques resonantes CLLC en cargadores a bordo (OBC)
  • Se utilizan como condensadores resonantes en etapas CLLC de alta frecuencia de OBC de próxima generación con potencia de salida superior a 22 kW, donde la clasificación de alto voltaje y el dieléctrico de baja pérdida son fundamentales para la eficiencia y el rendimiento térmico.
• Sistemas inversores de tracción clase 800 V
  • Implementado alrededor de módulos de potencia de inversor para redes de amortiguación y desacoplamiento local en nodos de enlace de CC y medio puente.
• Condensadores amortiguadores para dispositivos de conmutación rápida
  • Se utiliza para suprimir el ruido de conmutación y el exceso de voltaje cuando los interruptores de SiC o IGBT rápidos se encienden o apagan al proporcionar una ruta controlada de baja inductancia para la energía transitoria.
• Nodos generales de alto voltaje en sistemas de propulsión xEV
  • Aplicable en cualquier lugar donde se requiera un capacitor compacto, estable y de alto voltaje, como acondicionamiento de medición de alto voltaje, etapas auxiliares de CC-CC o diseños optimizados para EMI en el dominio HV.

Debido a que estos dispositivos son MLCC cerámicos con características C0G/X8G, son más adecuados para posiciones donde las bajas pérdidas, la capacitancia estable y el comportamiento de temperatura predecible son más importantes que una capacitancia masiva muy alta.

Aspectos técnicos destacados

La gama actual descrita en el comunicado de prensa se centra en cuatro MLCC de caja 1210 con combinaciones específicas de capacitancia y voltaje. Estas piezas juntas amplían la cartera de MLCC C0G/X8G para cubrir 1000-1500 V con capacitancias desde 1,2 nF hasta 33 nF en un tamaño de caja 1210.

Tabla de descripción general del producto

Número de pieza Tamaño (pulgadas/mm) Capacitancia Tensión nominal TCC Tipo de diseño CL32G122KVV3PN#1210 / 3.2×2.51.2 nF1500 VX8G Diseño a prueba de fallasCL32C103JXV3PN#1210 / 3.2×2.510 nF1250 VC0G Diseño a prueba de fallasCL32C223JIV3PN#1210 / 3.2×2.522 nF1000 VC0G Diseño a prueba de fallosCL32C333JIV1PN#1210 / 3.2×2.533 nF1000 VC0G Diseño normal

Notas de diseño para ingenieros

Al diseñar estos MLCC de voltaje ultraalto en sistemas xEV, algunas consideraciones prácticas pueden ayudar a evitar problemas y aprovechar al máximo sus capacidades.

Consideraciones eléctricas y térmicas

• Respetar las prácticas de reducción de tensión
  • Aunque las piezas tienen una potencia nominal de hasta 1000-1500 V, es común en los diseños de energía automotriz operar MLCC con un margen por debajo del voltaje nominal máximo, especialmente en aplicaciones con transitorios repetitivos o dv/dt alto.
• Considere la ondulación de CA y las condiciones resonantes
  • En los convertidores resonantes CLLC, el condensador experimenta voltaje y corriente de CA superpuestos a una compensación de CC. Verifique los límites de corriente de ondulación y el comportamiento de pérdida en la hoja de datos para garantizar que el MLCC no se sobrecaliente en funcionamiento en estado estable.
• Compruebe la estabilidad de la capacitancia frente a la temperatura y la polarización
  • Las características C0G/X8G significan que la deriva de capacitancia relacionada con la temperatura es muy pequeña, lo cual es ideal para frecuencias resonantes estables. Cualquier dependencia de polarización de CC en estos niveles de voltaje debe verificarse en los gráficos de la hoja de datos.
• Preste atención al entorno térmico
  • En los módulos de potencia del inversor o las etapas primarias de OBC, las temperaturas locales pueden acercarse al límite superior de las piezas X8G. Utilice simulación o medición térmica para garantizar que las temperaturas de las uniones y la caja se mantengan dentro de los límites especificados.

Disposición e integración mecánica

• Minimizar ESL y área de bucle
  • Para aplicaciones de amortiguación, coloque el MLCC lo más cerca posible de los terminales del interruptor o pines del módulo, con pistas cortas y anchas para minimizar la inductancia parásita y maximizar la efectividad de la supresión de sobretensión.
• Combine varios condensadores si es necesario
  • Para lograr valores de amortiguación o resonancia específicos o para distribuir corriente, considere usar varios MLCC en paralelo, observando las reglas de espaciado para el espacio libre y la fuga de alto voltaje.
• Gestionar el estrés mecánico
  • Los condensadores cerámicos grandes de tamaño 1210 pueden ser susceptibles a agrietarse por flexión de la placa. Utilice un diseño de almohadilla adecuado, filetes de soldadura controlados y soporte de PCB para reducir la tensión mecánica durante el montaje y el funcionamiento del vehículo.
• Compruebe el diseño a prueba de fallos frente al normal
  • Cuando la integridad del aislamiento sea crítica para la seguridad (por ejemplo, en la barrera de aislamiento en OBC), verifique si hay disponible una versión de diseño a prueba de fallas con la capacitancia y el voltaje requeridos, y revise la descripción de la hoja de datos de su comportamiento en condiciones de falla.

Cualificación y documentación

• Verificar el estado de calificación del automóvil
  • Para la producción en serie en plataformas xEV, confirme el estándar de calificación automotriz apropiado (por ejemplo, AEC-Q200 o pruebas específicas del fabricante) en la hoja de datos o a través de los canales de soporte del fabricante.
• Alinearse con los estándares a nivel del sistema
  • Los componentes de alto voltaje en los sistemas OBC y de inversor a menudo deben cumplir con estándares como los requisitos de aislamiento y seguridad de alto voltaje ISO/IEC. Asegúrese de que la tensión nominal, las condiciones de prueba y las propiedades de aislamiento del MLCC se alineen con las reglas de diseño a nivel del sistema.
• Aprovechar la asistencia del fabricante
  • Dado que Samsung Electro-Mechanics ofrece soporte técnico y muestras para diseños específicos del cliente, los equipos de diseño pueden participar temprano para obtener datos de modelado, modelos SPICE, datos de confiabilidad y estimaciones de vida útil que pueden no estar completamente detallados en el comunicado de prensa.

Fuente

Este artículo se basa en la información proporcionada en el comunicado de prensa del producto Samsung Electro-Mechanics que describe los MLCC de voltaje ultraalto para trenes motrices de alto voltaje xEV, complementado con los enlaces de productos asociados y hojas de datos en el sitio web del fabricante.

Referencias

1. Noticias de productos de Samsung Electro-Mechanics:MLCC de voltaje ultraalto para sistemas de propulsión de alto voltaje xEV
2. Página del producto Samsung Electromecánica:CL32G122KVV3PN#
3. Página del producto Samsung Electromecánica:CL32C103JXV3PN#
4. Página del producto Samsung Electromecánica:CL32C223JIV3PN#
5. Página del producto Samsung Electromecánica:CL32C333JIV1PN#