針對汽車電子及電源市場應(yīng)用多層陶瓷電容器
當(dāng)今社會追求更優(yōu)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式以及更低的二氧化碳排放量,這一動因促使汽車電子市場朝著與以往發(fā)展軌跡完全不同的路徑前行。過去的幾十年當(dāng)中,汽車系統(tǒng)的電氣負(fù)載已從簡單的照明和充電進(jìn)化為涵蓋引擎管理及控制、傳感器及安全,當(dāng)然也包括娛樂功能,這使得汽車更為智能化也更加復(fù)雜。這一趨勢和轉(zhuǎn)變也促使多層陶瓷電容器（MLCC）朝著更高壓和更高溫應(yīng)用的方向發(fā)展,PeterScutt在樓氏集團(tuán)電容器事業(yè)部位于英國的制造基地的如是說。
伴隨這一趨勢,我們看到在高強(qiáng)度照明、安全系統(tǒng)、傳動與控制和動力系統(tǒng)方面應(yīng)用了更多的電子設(shè)備,以便獲取更佳的驅(qū)動效果。在傳動系統(tǒng)方面使用電氣負(fù)載取代傳統(tǒng)的機(jī)械和液壓負(fù)載,這一舉措提高了工作效率,從而使得業(yè)界更為關(guān)注電動汽車概念——混合動力車（HEV）和純電動車（EV）。
然而對電動汽車的更多需要和需求,也給傳統(tǒng)的12V電源系統(tǒng)帶來了更多的挑戰(zhàn)。同樣,更高的耐壓,對于更有效、更靈活地處理動力傳動負(fù)載,也至關(guān)重要。開關(guān)式電源（SMPS）為這一轉(zhuǎn)變需求提供了基礎(chǔ)。更高等級規(guī)格的元器件的應(yīng)用,例如多層陶瓷電容等,帶來了電力電子設(shè)備的進(jìn)步,使這一切得以實現(xiàn)。
電力電子電路的應(yīng)用使得系統(tǒng)更小更輕,從而為提升能效建立基礎(chǔ)。多層陶瓷電容采用的電介質(zhì)材料的進(jìn)步,如X8R系列材料,提升了電容容值和額定電壓（上限3kV）。更大的多層陶瓷電容尺寸和Syfer品牌的專利產(chǎn)品StackiCapTM的應(yīng)用,進(jìn)一步提升了電容容值和容值密度。
為了響應(yīng)不斷變化的市場需求,樓氏電容的Syfer品牌最近大幅拓展了AEC-Q200汽車電子認(rèn)證電容的范圍：額定電壓上限提升至3kV,安規(guī)電容（X&Y）應(yīng)用于交流充電電路,X8R材質(zhì)電容耐受150℃高溫,尺寸最大可至3640,StackiCapTM電容提升容值密度實現(xiàn)高壓高容,開路失效電容（OpenMode）以及內(nèi)串聯(lián)電容（Tandem）進(jìn)一步提高可靠性。
普通介質(zhì)材料的溫度特性經(jīng)常成為應(yīng)用的局限因素。而就Syfer品牌的產(chǎn)品而言,一般可承受-55℃至150℃的溫度變化（如右圖所示）。
更寬溫度范圍內(nèi)的應(yīng)用
除了AEC-Q200認(rèn)證系列之外,Syfer品牌還開發(fā)出了能經(jīng)受更寬溫度變化范圍的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品適用于特定汽車電子和工業(yè)應(yīng)用,這類應(yīng)用要求產(chǎn)品能承受更大范圍溫度變化,特殊要求是耐受上限200℃的高溫；诖罅康脑趶S測試數(shù)據(jù),我們可以對更高溫度下使用的產(chǎn)品給出相關(guān)建議。盡管未經(jīng)過AEC-Q200認(rèn)證,這類超高溫的電容產(chǎn)品,已達(dá)到Syfer品牌的嚴(yán)苛的質(zhì)量要求和可靠性要求。需注意的是,盡管這類產(chǎn)品可在200℃高溫環(huán)境下工作,其電性能將無法完全符合C0G、X5R、X7R或X8R的常規(guī)規(guī)格。
相關(guān)背景
多層陶瓷電容的可靠性與工作電壓和工作溫度直接相關(guān)。電壓和溫度都對可靠性加速因子有影響,但溫度帶來的影響是非線性：隨著溫度上升,可靠性加速因子將顯著上升。針對汽車電子及電源市場應(yīng)用的多層陶瓷電容
熱應(yīng)力本身就足夠造成電氣失效。當(dāng)介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量超過散發(fā)出去的熱量,就會發(fā)生熱擊穿。這會造成導(dǎo)電性上升,產(chǎn)生更多的熱量,并最終帶來無法控制的不穩(wěn)定性,通常表現(xiàn)為非？焖俚臏囟壬仙。電容器放電過程中產(chǎn)生的局部熱擊穿,可以帶來極高的溫度以至于熔化介質(zhì)材料。決定某一特定元件是否適用于高溫環(huán)境時,客戶必須考慮熱應(yīng)力,以及溫升對諸如容值、耗散因子和絕緣電阻等基本電氣性能產(chǎn)生的影響。
建議
針對高達(dá)200℃應(yīng)用的元器件,我們也進(jìn)行了可靠性測試。由于熱應(yīng)力會對元器件的可靠性帶來不利影響,我們不建議普通電容用于125℃以上——以下兩種情況除外：
A：當(dāng)溫度不超過160℃時,大多數(shù)的普通電容性能依舊穩(wěn)定,但我們建議用戶選用高出正常情況下至少30%電壓的電容器。
例如：若正常情況下采用080550V10nF的元件,則我們建議改用0805100V10nF的產(chǎn)品——需注意,不推薦080563V10nF的元件,是因為其電壓上升幅度僅為26%。
B：當(dāng)溫度超過160℃時,我們的測試數(shù)據(jù)顯示元器件的可靠性影響程度呈現(xiàn)指數(shù)上升,類似于上文熱應(yīng)力曲線圖所示。這使得我們很難為用戶就160℃至200℃間的電容選用,設(shè)立一套簡單的規(guī)則。
因此,針對160℃以上的應(yīng)用,Syfer品牌建議用戶聯(lián)系我們樓氏電容的技術(shù)團(tuán)隊描述應(yīng)用情況,我們的技術(shù)人員會據(jù)此推薦最適用的電容器。這將確保用戶獲取的是最可靠、最經(jīng)濟(jì)的解決方案。
例如：針對170℃的特殊應(yīng)用,推薦的電容尺寸可能為1206,但是要在200℃的溫度環(huán)境下應(yīng)用同樣的容值和工作電壓,可能需要選用1812尺寸的電容。
注釋：DielectricLaboratories(DLI)、Novacap、Syfer和Voltronics已合并重組為一個新的公司實體——樓氏集團(tuán)電容器事業(yè)部(KnowlesCapacitors),這是美國上市公司樓氏集團(tuán)(KnowlesCorporation)旗下的一個分支。這一新的電容事業(yè)部的制造歷史合計逾175年。
編輯：admin 最后修改時間：2017-07-29
