B32522C1334K000薄膜電容器

加工定制	否	外形	方塊狀
容值	0.33uF	壽命	200000Hour
封裝	Bulk	工作溫度	- 55 C~+ 125 C
應(yīng)用范圍	濾波	引線類(lèi)型	Straight
電介質(zhì)	PET	認(rèn)證	CCC

B32522C1334K000薄膜電容器

薄膜電容器在新能源汽車(chē)上的運(yùn)用

薄膜電容器是一種應(yīng)用于直流濾波場(chǎng)合的電容器。由于它跟傳統(tǒng)電容相比有壽命長(zhǎng)、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，更適用于新能源汽車(chē)中的
逆變器直流濾波。本文主要介紹薄膜電容器優(yōu)點(diǎn)、采用的先進(jìn)技術(shù)、相關(guān)的選型標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用分析。

　　【關(guān)鍵詞】能源；薄膜電容器；電解電容器；逆變器；新能源汽車(chē)
　
　　1.隨著工業(yè)的迅速發(fā)展、人口的增長(zhǎng)和人民生活水平的提高，能源短缺已成為世界性問(wèn)題，能源安全受到越來(lái)越多國(guó)家的重視。隨著
“汽車(chē)社會(huì)”的逐漸形成，汽車(chē)保有量在不斷地呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，全球汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展面臨著能源和環(huán)保的雙重壓力，各個(gè)國(guó)家為了將來(lái)在
世界汽車(chē)業(yè)中占得一席之地，紛紛推出了各自的的新能源汽車(chē)的規(guī)劃藍(lán)圖，并大力發(fā)展新能源汽車(chē)。
　　新能源汽車(chē)是指采用非常規(guī)的車(chē)用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，新能源汽車(chē)包括混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽
車(chē)、其他新能源（如高效儲(chǔ)能器、二甲醚）汽車(chē)等各類(lèi)別產(chǎn)品[1]。
　　電機(jī)，電池和電機(jī)控制技術(shù)是新能源汽車(chē)的三大核心。電機(jī)控制技術(shù)的核心就是需要高效電機(jī)控制的逆變器技術(shù)，高效電機(jī)控制的逆
變器技術(shù)則需要一個(gè)功能強(qiáng)大的IGBT模塊和一個(gè)與之匹配的直流支撐電容器。
　　本文主要介紹薄膜電容的優(yōu)點(diǎn)、采用的先進(jìn)技術(shù)、相關(guān)的選型標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用分析。
　　2.薄膜電容的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
　　早期直流支撐薄膜電容都是采用電解電容，隨著薄膜電容技術(shù)的發(fā)展，特別是基膜本身技術(shù)的發(fā)發(fā)展和金屬化采用分割的技術(shù)出現(xiàn)，
不僅使得薄膜電容的體積在越做越小的同時(shí)，產(chǎn)品的耐壓水平還保持在相當(dāng)?shù)乃剑F(xiàn)在越來(lái)越多的公司采用高溫聚丙烯薄膜電容器的作
為直流支撐電容，一個(gè)典型的例子就是豐田公司的PRIUS車(chē)型的改進(jìn)；而國(guó)內(nèi)車(chē)企典型代表是比亞迪F3DM和E6，都使用薄膜電容器作為
直流支撐電容。第一代豐田Prius使用的濾波電容器是電解電容器，見(jiàn)圖2；從第二代開(kāi)始，便開(kāi)始使用薄膜濾波電容器組。
　　目前用于直流支撐的薄膜電容器，大部分是使用高溫聚丙烯膜作為介質(zhì)，聚丙烯薄膜電容器有如下的優(yōu)點(diǎn)。
　　a.產(chǎn)品安全性好，耐過(guò)壓能力強(qiáng)
　　由于薄膜電容器具有自愈額現(xiàn)象，而且薄膜電容的設(shè)計(jì)是按照IEC61071的標(biāo)準(zhǔn)，電容抗浪涌電壓能力大于1.5的額定電壓，加上電容
采用分割膜技術(shù)，見(jiàn)圖4，電容理論上不會(huì)產(chǎn)生短路擊穿的現(xiàn)象，這大大提高了這類(lèi)電容的安全性，典型的失效模式是開(kāi)路。在特定應(yīng)用
中電容的抗峰值電壓能力也是考察電容的重要指標(biāo)。實(shí)際上，對(duì)電解電容而言，允許承受的最大浪涌電壓是1.2倍，這種情況迫使使用者
不得不考慮峰值電壓而非標(biāo)稱(chēng)電壓。
　　b.良好的溫度特性，產(chǎn)品溫度使用范圍廣，可以從-40℃-105℃
　　直流支撐薄膜電容器采用的高溫聚丙烯薄膜，具有聚酯薄膜和電解電容沒(méi)有的溫度穩(wěn)定性，具體如下
　　隨著溫度的升高，聚丙烯膜電容器容量總體是下降的，但下降的比例是很小的，大概是300PPM/℃；而聚酯膜不管是在高溫階段還
是在低溫階段，容量隨溫度變化則大了很多，為+200～+600PPM/℃。
　　聚丙烯膜介質(zhì)電容器的損耗隨溫度變化基本不變的，但聚酯膜介質(zhì)電容器在低溫和高溫顯示變化規(guī)律是不一樣的。
　　由于聚丙烯膜介質(zhì)電容器具有良好的溫度特性，不管是在低溫(比如說(shuō)中國(guó)北方)或者高溫地區(qū)(比如說(shuō)沙漠地區(qū))都可以得到正常的使
用，但對(duì)于電解電容器來(lái)說(shuō)，如果在低溫地區(qū)，由于電解液的存在，電解液可能會(huì)凝固，電容的性能在低溫的時(shí)候，性能發(fā)生較大的變化，
可能導(dǎo)致電機(jī)控制器不能正常使用。
　　c.頻率特性穩(wěn)定，產(chǎn)品高頻特性好
　　目前大部分的控制器開(kāi)關(guān)頻率在約10KHZ，這就要求產(chǎn)品的高頻性能好，對(duì)于電解電容器和聚酯膜電容器來(lái)說(shuō)，這個(gè)要求是個(gè)難題。
　　隨著頻率的升高，聚酯膜介質(zhì)電容器的所測(cè)容量是隨著頻率的上升是逐步減少的，但聚丙烯膜介質(zhì)電容器則基本不變。
　　隨著頻率的上升，聚酯薄膜介質(zhì)電容器的損耗急劇加大，但聚丙烯介質(zhì)電容器基本不變。
　　d.沒(méi)有極性，能承受反向電壓
　　薄膜電容器的電極是蒸鍍?cè)诒∧ど霞{米級(jí)的金屬，產(chǎn)品是沒(méi)有極性的，故對(duì)使用者來(lái)說(shuō)非常方便，不需要考慮正負(fù)極的問(wèn)題；而對(duì)電
解電容器來(lái)說(shuō)，如果超過(guò)1.5倍Un的反向電壓被加在電解電容上時(shí)，會(huì)引起電容內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。如果這種電壓持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，
電容會(huì)發(fā)生爆炸，或者隨著電容內(nèi)部壓力的釋放電解液會(huì)流出。
　　e.額定電壓高，不需要串聯(lián)和平衡電阻
　　為了提高輸出功率，混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)的母線電壓有不斷提高的趨勢(shì)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上給電機(jī)提供的電池電壓典型值有280V，
330V及480V，與之匹配的電容不同廠家不太一樣，但大體是會(huì)選擇比如450V，600V，800V，容量從0.32mF到2mF，而電解電容器的額
定電壓不高于500V，所以當(dāng)母線電壓高于500V時(shí)，系統(tǒng)只能通過(guò)串聯(lián)電解電容器來(lái)提高電容器組的耐壓水平。這樣，不僅增加了電容器組
的體積、成本，也增加了電路中的電感和ESR。
　　f.低ESR，通過(guò)耐紋波電流能力強(qiáng)
　　薄膜電容器大于200mA/μF，電解電容通過(guò)紋波電流能力為20mA/μF，這個(gè)特點(diǎn)能大大減小系統(tǒng)中所需要的電容器的容量。國(guó)內(nèi)廠家
比如廈門(mén)法拉主推的產(chǎn)品目前0.4-0.5mΩ，最大紋波電流值從幾十安培到幾百安培不等。
　　g.低ESL
　　逆變器的低電感設(shè)計(jì)要求其主要元件DC-Link電容器要有極其低的電感。高性能DC-Link直流濾波薄膜電容器通過(guò)把母線整合到電容器
模塊里，使它的自感降到最低(<30nH)，大大減小了在必要開(kāi)關(guān)頻率下的震蕩效應(yīng)。因此，并聯(lián)在DC-Link電容器上的吸收電容經(jīng)常被省略
掉，電容器電極直接接到IGBT上。
　　h.抗浪涌電流能力強(qiáng)
　　能夠承受瞬間的大電流，采用波浪分切的技術(shù)和電容鍍膜加厚邊技術(shù)，可以提高產(chǎn)品浪涌電流溫度和機(jī)械沖擊的能力。 　　i.使用壽命長(zhǎng)
　　薄膜不易老化的特性決定了薄膜電容器優(yōu)很長(zhǎng)的壽命，特別在額定電壓和額定使用溫度下，使用壽命大于15000小時(shí)；如果按平均30Km/H，
則在壽命期可以有450000Km，電容的壽命對(duì)于汽車(chē)的行駛里程是足夠的。
　　3.薄膜電容的選擇
　　為了達(dá)到節(jié)能的目的，提高電機(jī)的效率，減少線損，就必須把系統(tǒng)電壓提高(見(jiàn)公式一)，電壓提高后，可以降低通過(guò)回路的電流，由于電流
可以比較低，線損就會(huì)比較低。
　　P線損=I2R　　　 　 (1)
　　目前系統(tǒng)電壓范圍從100多伏到300多伏，有些公司用于大功率驅(qū)動(dòng)的達(dá)到400多伏，由于控制電路自感及其在汽車(chē)在不同工況下使用的緣
故，大多公司選用是額定電壓450V以上的電容。
　　根據(jù)電機(jī)功率的不同，目前有不同的IGBT模塊可以使用，同樣，對(duì)于直流支撐電容器，不同的廠家也推出了不同的產(chǎn)品，主流薄膜電容器
廠商比如廈門(mén)法拉和EP公司都推出了不容容量和結(jié)構(gòu)的電容可供選擇。選擇時(shí)主要考慮額定容量、允許容量的偏差、額定電壓、最大電壓、電
池電壓的波動(dòng)范圍、開(kāi)關(guān)頻率、紋波電流有效值、最大峰值電流、相間續(xù)流電流大小、電機(jī)額定功率、峰值功率、環(huán)境溫度、最高工作溫度、最
高工作海拔、散熱方式和壽命要求等指標(biāo)。
　　4.應(yīng)用分析
　　4.1 紋波電壓產(chǎn)生的原因
　　IGBT工作的時(shí)候，電路兩端負(fù)載發(fā)生變化，母線上會(huì)產(chǎn)生紋波電流。如果沒(méi)有C3電容器，那么電流將全部流經(jīng)電池組，導(dǎo)致Ur產(chǎn)生波動(dòng)
(Ur=Iripple×r)，U=U1+Ur，所以U兩端將產(chǎn)生較大的紋波電壓，影響IGBT的正常工作。
　　4.2 電容器組的作用
　　如果在母線兩端并上電容器組，當(dāng)ESR+1/ωC<　　4.3 電容器的選擇
　　要使ESR+1/ωC<　　工程應(yīng)用上，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬得到系統(tǒng)需要的最小電容器容值。當(dāng)然，如果設(shè)計(jì)前已知了電路中的最大允許紋波
電壓和紋波電流的有效值。那么，系統(tǒng)中需要的最小容值可以通過(guò)下面的公式計(jì)算：
　　(2)
　　由于系統(tǒng)中的濾波電流相對(duì)較大，而電解電容又有0.02A/μF的濾波電流限制，所以在開(kāi)關(guān)頻率較高的逆變器中一般不按最小容值選擇電解
電容器，而是按下面公式選擇電解電容器的容值：
　　(3)
　　下面以某電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是30KW的純電動(dòng)車(chē)型舉例說(shuō)明，驅(qū)動(dòng)器上的參數(shù)為：Vw=336V；　Uripple=4V；Irms=100A @10KHz。需
要的最小容值為：
　　(4)
　　這個(gè)容量的薄膜電容器很容易找到。如果選用電解電容器，則需要的容量是：
　　(5)
　　由此可以得出，開(kāi)關(guān)頻率較高的逆變器中使用薄膜電容器可以大大減小應(yīng)用中所需要的容值。
　　5.總結(jié)
　　高性能DC-LINK薄膜電容器是一種采用新的制作工藝和金屬化薄膜技術(shù)的電容器，它增加了傳統(tǒng)薄膜電容器的能量密度，即電容的體積也隨
之縮小。另一個(gè)方面它通過(guò)將電容器芯子和母排整合的方式來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)靈活的尺寸要求，不僅使得整個(gè)逆變器模塊更加緊湊，也大大降低應(yīng)用電
路中的雜散電感，使電路的性能更加優(yōu)越。電動(dòng)汽車(chē)中使用的電路設(shè)計(jì)有高電壓、高有效值電流、有過(guò)壓、有反向電壓、有高峰值電流、同時(shí)還
有長(zhǎng)壽命的要求，薄膜電容無(wú)疑是電動(dòng)汽車(chē)作為直流支撐電容的最佳選擇

薄膜電容器是以金屬箔當(dāng)電極，將其和聚乙窬，聚丙烯，聚笨乙烯或聚碳酸窬等塑膠薄膜，從兩端重疊后，
卷繞成圓筒狀的構(gòu)造之電容器。而依塑膠薄膜的種類(lèi)又被分別稱(chēng)為聚乙窬電容(又稱(chēng)Mylar電容)，聚丙烯電
容(又稱(chēng)PP電容)，聚苯乙烯電容(又稱(chēng)PS電容)和聚碳酸電容。

膜電容器由于具有很多優(yōu)良的特性，因此是一種性能優(yōu)秀的電容器。它的主要等性如下：無(wú)極性，絕緣阻抗
很高，頻率特性?xún)?yōu)異(頻率響應(yīng)寬廣)，而且介質(zhì)損失很小?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)，所以薄膜電容器被大量使用在模擬
電路上。尤其是在信號(hào)交連的部份，必須使用頻率特性良好，介質(zhì)損失極低的電容器，方能確保信號(hào)在傳送時(shí)，
不致有太大的失真情形發(fā)生。在所有的塑膠薄膜電容當(dāng)中，又以聚丙烯(PP)電容和聚苯乙烯(PS)電容的特性最為
顯著，當(dāng)然這兩種電容器的價(jià)格也比較高。然而近年來(lái)音響器材為了提升聲音的品質(zhì)，所采用的零件材料已愈來(lái)
愈高級(jí)，價(jià)格并非最重要的考量因素，所以近年來(lái)PP電容和PS電容被使用在音響器材的頻率與數(shù)量也愈來(lái)愈高。

TDK集團(tuán)近日推出了兩款新系列愛(ài)普科斯(EPCOS)MMKP電容器，這兩款電容器均采用了聚丙烯薄膜
和雙面蒸鍍金屬化薄膜電極，具有優(yōu)秀的耐脈沖能力和紋波電流能力。其電流與電容器型號(hào)及頻率有
關(guān)，最大可超過(guò)10ARMS。MMKP系列電容器的另一個(gè)亮點(diǎn)是設(shè)計(jì)緊湊，其尺寸介于4mm x 9mm x
13mm和11mm x 18.5mm x 18mm之間，10mm和15mm的引線間距可選。


B32641B*和B 32642B*系列MMKP電容器專(zhuān)為630V DC或1000V DC電壓應(yīng)用而設(shè)計(jì)，電容值范圍為
4.7nF至150nF，最高工作溫度達(dá)+110 °C，主要適用于高頻和高電流電路，包括帶LLC拓?fù)涞碾娫粗C振
電路。MMKP電容器還適用于開(kāi)關(guān)電源或照明系統(tǒng)的鎮(zhèn)流器。

MMKP技術(shù)：金屬化聚丙烯膜技術(shù)(MKP)，電極為雙面蒸鍍的金屬化薄膜，可提高電容的耐脈沖能力及
自愈能力。

主要應(yīng)用

LLC拓?fù)涞碾娫粗C振電路
開(kāi)關(guān)電源
照明系統(tǒng)的鎮(zhèn)流器

主要特點(diǎn)和效益

優(yōu)秀的耐脈沖能力
優(yōu)秀的紋波電流能力，超過(guò)10ARMS
尺寸緊湊