電動汽車充電器對安規(guī)電容器提出更加嚴格的要求

為保護電路和人員，電動汽車 / 混動汽車 （EV / HEV） 車載充電器對安規(guī)電容器提出更加嚴格的要求。

用于抑制電磁干擾的電容器，也稱安規(guī)電容器，是電池組和電源中的永久固定物。隨著開關電源廣泛用于計算機、打印機、電視和手機充電器等眾多應用，安規(guī)電容器已在每個家庭中使用。由于汽車電氣化及電源電壓日益提高，安規(guī)電容產品正在越來越多的應用于汽車工業(yè)，并對此提出了新的要求。

在全球市場中，汽車制造商面臨汽車電氣化程度越來越高的壓力。這不僅意味著需要安裝新的輔助駕駛系統(tǒng)，而且需要在市場上推出電動汽車 （EV），無論混合動力汽車 （HEV） 還是全電動汽車。

立法機構正在推動這一趨勢， 為減少二氧化碳的排放創(chuàng)造條件。以電化學能量存儲系統(tǒng)取代傳統(tǒng)汽油或柴油燃料系統(tǒng)是使用電動汽車的前提。眾所周知，電動汽車的電池不是用油氣充電，而是在電源插座或充電樁上采用直流電壓充電。因此，車輛需要具有相應AC/DC轉換功能的電子充電裝置，即所謂的車載充電器 （OBC）。

這方面，這類充電器可以比作手機與其電源的關系，只是功率更高，并且可在更惡劣的環(huán)境下工作，因為汽車可能在寒冷的西伯利亞、炎熱的沙漠、潮濕的熱帶、崎嶇不平的道路上行駛。因此，汽車工業(yè)安規(guī)電容器的某些要求是不同的，這就是為什么 OBC 必須使用特殊的符合汽車標準的安規(guī)電容器。

一般要求

安規(guī)電容器將高頻干擾信號—電磁干擾 （EMI） 和射頻干擾 （RFI） —傳輸?shù)降妆P接地或中性導體上，從而使干擾短路。降低 EMI 可確保汽車電子部件的電磁兼容性 （EMC）。此外，安規(guī)電容器必須能夠攔截過高的脈沖電壓，防止耦合到供電系統(tǒng)中。安規(guī)電容器分為兩類—X 類電容器和 Y 類電容器 。

X類安規(guī)電容器

X類安規(guī)電容器跨接在火線和零線之間。這種情況下，電容器故障不會導致觸電的危險。X 類器件還可細分為 X1 和 X2 電容器。根據(jù)規(guī)定，X1 類電容器必須能夠承受 4KV 的電壓脈沖，X2 電容器必須能夠承受 2.5 kV 的脈沖。

Y類安規(guī)電容器

Y類安規(guī)電容器跨接在火線和設備外殼之間或零線和設備外殼之間。這種情況下，基本絕緣缺失，安規(guī)電容器發(fā)生故障時，人會處于危險之中。因此，Y 類安規(guī)電容器必須具備較高的電氣安全性。Y 類器件還可細分為 Y1 和 Y2 安規(guī)電容器。Y1安規(guī)電容器必須能夠承受 8kV 電壓脈沖，Y2 安規(guī)電容器必須能夠承受 5kV 脈沖。

除符合 IEC 60384-14 標準，安規(guī)電容器還必須經過官方機構的測試認證，如歐洲 ENEC，美國 Underwriter Laboratories，Inc. （UL），加拿大 CSA Group，中國 CQC （中國質量認證中心）。

安規(guī)電容器的分類

安規(guī)電容器有各種類型，包括薄膜電容器、片式陶瓷電容器和多層陶瓷電容器：

1薄膜電容器

具有高容值， 容量穩(wěn)定，可用溫度范圍內損耗因數(shù)穩(wěn)定的優(yōu)點。此外，金屬化薄膜電容器具有自愈性的優(yōu)點。在膜片發(fā)生故障擊穿的情況下，如果施加電壓會產生小電弧，導致薄膜鋁涂層受損點周圍氧化。這樣可以隔離損壞點，防止更嚴重的損壞。由于具有自愈性，薄膜電容器是 X 類電容器的首選。

2片式陶瓷電容器

耐壓最高，是 Y1 類應用的首選解決方案。

3多層電容器

占位面積小，高度低，是節(jié)省有限基板空間應用，降低裝配成本的理想之選。多層電容器采用可靠的貴金屬電極 （NME） 設計和濕法工藝制造，在高達 +125 °C 的工作溫度下具有良好的散熱性能，提高惡劣環(huán)境中的可靠性。

汽車工業(yè)的特殊要求

用于 EV / HEV 充電設備的電容器類型取決于電路、預期電壓脈沖，以及施加在安規(guī)電容器兩端的交流電壓。圖 2 顯示各種安規(guī)電容器解決方案應用領域容值和耐壓的關系。

圖2： 薄膜電容器、多層電容器與片式陶瓷電容器容值和耐壓的關系

（圖片來源：Vishay Intertechnology）

汽車級薄膜電容器、片式陶瓷電容器和多層電容器甚至超過汽車工業(yè)的要求。應用要求及相關標準詳見下文。

汽車工業(yè)標準

汽車電子委員會 （AEC） 定義并發(fā)布汽車工業(yè)電子元件要求。AEC-Q200 要求描述了無源元件必須通過的測試。

例如，Vishay 提供兩個符合汽車工業(yè)標準的陶瓷電容器系列，分別是按照 Y1 類認證的 AY1 系列和按照 Y2 類認證的 AY2 系列，其他產品還包括符合汽車工業(yè)要求的 Y2 類 MKP3386Y2 和 F340Y2 系列薄膜電容器，X2 類 F339X2、MKP339 和 F1772 系列薄膜電容器，以及 X1 / Y2 和 X2 類多層電容器 – C0G （NP0） 和 X7R 介質 VJ 系列安全認證電容器。

溫度設計要求

安規(guī)電容器需要適合不同的低溫和高溫設計要求。通常，陶瓷和多層電容器的工作溫度為 –55 °C 至 125 °C，薄膜電容器的工作溫度為 –55 °C 至 85 °C 或 105 °C。

隨著溫度的升高，器件失效概率增加，器件需要在允許的最大溫度下測試。也就是說，電容器必須在最大設計電壓下至少測試 1，000 小時。Vishay 產品高于這些要求，AY2 陶瓷電容器產品線在同樣條件下可正常工作 3，000 小時，多層安規(guī)電容器在 150 °C，1.7 x AC 額定電壓下可正常工作 2，000 小時。

此外，陶瓷電容器元件必須在 –55 °C 至 125 °C，薄膜電容器元件必須在 –55 °C 至 85 °C 或 105 °C，經受 1，000 次溫度循環(huán)。當溫度循環(huán)大且變化快時 （從最低上升到最高設計溫度不到一分鐘），電容器內部熱膨脹或熱收縮可能導致裂紋或分層，或外殼與電容器分離。

汽車級電容器可在這些條件下正常工作。同時，適用于需要提高溫度波動安全性的非汽車應用。暴露在零度以下和長時間陽光照射下的太陽能電池板轉換器就是這種應用的一個很好的例子。

防潮性設計

電容器需要具備防潮性。因此，陶瓷電容器必須在 85 °C 和 85 % 相對濕度，最大額定電壓條件下正常工作 1，000 小時。當溫度和濕度增加時，水分通過擴散穿過涂層材料，或者主要在涂層和未涂層之間轉移， 穿透殼體。滲透的濕氣會導致電容器短路。為防止這種情況并確保防潮，涂層材料和涂覆工藝需要適合汽車應用。薄膜電容器的標準要求是 40 °C，相對濕度 93 %，額定電壓下為 1，000 小時。不過，Vishay 系列電容器適用于極端條件，高于 AEC-Q200 的要求，并通過 85 °C 和 85 % 相對濕度，額定電壓測試，如 F340Y2 為 1，000 小時，F(xiàn)339X2 為 500 小時。

機械性要求

汽車市場對電子元器件機械性要求也比其他應用高，如抗振動和機械沖擊的堅固性。Vishay汽車級安規(guī)電容器滿足這一要求。

綜上所述，安規(guī)電容器分為 X 類和 Y 類，可濾除高頻干擾信號 （EMC），保護電路和用戶免受高壓浪涌的傷害。符合汽車標準的電容器可在極端環(huán)境條件下使用。必須由授權機構進行認證，以保證關鍵的安全性。AEC 發(fā)布了汽車應用必須通過的測試規(guī)范。

原文標題：想輕松解決電動汽車充電器難題？ Vishay 安規(guī)電容器為您解答

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責任編輯：haq