MLCC在EV无线充电系统中的应用指南
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随着材料技术和积层技术的不断进步，MLCC（积层陶瓷贴片电容器）在小型化和大容量化方面取得了显著进展。近年来，温度补偿用的MLCC（种类1）在耐电压和电容量方面也有了显著的扩展。 TDK开发的C0G特性高耐压MLCC是一种具有C0G特性的产品，其耐电压可达到1000V，属于行业最高等级的广电容量范围（1nF～33nF）。在谐振电路等应用中，MLCC逐渐取代了过去使用薄膜电容器的领域。 以下将重点介绍C0G特性高耐压MLCC的特点以及在EV无线充电系统中替代薄膜电容器的优点。 替换为MLCC的案例：EV无线充电系统 无线充电已经在各类移动设备中得到广泛应用，包括智能手机等。TDK的C0G特性MLCC具有小尺寸的特点，并且由于其卓越的温度特性，被广泛应用于移动设备的无线充电谐振电容器。此外，TDK还在EV（电动车）无线充电技术开发方面取得了持续进展。 从环境问题和燃油消耗的角度来看，世界各大汽车制造商正在集中关注环保汽车中最重要的领域之一，即电动汽车（EV），并开发了各种车型。而充电设施和续航里程的提升是EV普及的关键因素之一。尽管在高速公路服务区、机场、购物广场停车场等地增设了充电桩，但无线非接触式充电系统被视为未来充电基础设施的重要发展方向。同时，在自动驾驶实用化阶段，无线充电是不可或缺的一项技术。 TDK在开发电磁感应式无线充电方式用于移动设备内置电池充电的同时，也处于近年来备受关注的磁共振式无线充电技术开发的前沿地位，并且至今已满足了客户对于自动导引运输车（AGV）和电梯等工业设备领域的需求。EV无线充电系统采用了TDK的磁性体技术和介电质技术等先进的磁共振式系统。
磁共振式无线充电的原理和特点 电磁感应式无线充电系统和带有断铁芯并设置间隙的变压器结构相似。这种方式的优点是成本低廉，但是当输电和受电线圈之间的距离增加时，传输效率会显著降低。随着线圈间距的增加，部分磁通会变为漏磁通，从而减弱线圈之间的磁耦合。磁耦合程度通过耦合系数（k）表示，耦合系数是在0≦k≦1范围内的值，理想情况下没有漏磁通时为1，随着线圈间距的增加或线圈偏离中心位置，漏磁通增加，导致耦合系数下降，最终可能变为0。磁共振式无线充电是一种全新的方式，旨在克服这一难题。 磁共振式无线充电通过在输电和受电侧分别插入电容器形成LC谐振电路，并使输电和受电侧的谐振频率保持一致，从而实现电力传输。其特点在于即使线圈间距离增大或偏离中心位置，在耦合系数较低的情况下仍能实现高传输效率。其基本原理如图1所示。
在磁共振无线充电的电动车（EV）充电系统中，高电力用谐振电容器是至关重要的元件之一。这是因为在短时间内通过无线方式高效供应大电力时，需要保持高精度的谐振电路，并且能够在高耐电压状态下工作。 然而，为了进一步减小尺寸和重量，并延长电动车的续航里程，对于谐振电路的电容器提出了更高的要求。在这方面，替换为能够节省电路空间的C0G特性MLCC将带来巨大优势。过去很少有能够实现1000V耐电压的C0G特性产品，但通过TDK最新开发的C0G特性·高耐压MLCC，这一问题得到了有效的解决。 替换为C0G特性、1000V耐电压的MLCC，实现产品的小型化和轻量化 图2显示了通过磁共振式无线充电为电动车电池充电的示意图，以及受电侧谐振电容器尺寸的比较示例。
通过极低的ESR（等效串联电阻）值，可以大幅减少所需的MLCC数量 图3比较了过去产品的630V C0G特性MLCC和新开发的1000V C0G特性MLCC的阻抗-频率特性和ESR-频率特性。
新开发的C0G特性·1000V·MLCC具有非常低的ESR，达到了极低水平。因此，在图2中的替换示例中，数量从180个减少到80个，实现了显著的减少。需要注意的是，当替换其他电容器为MLCC时，ESR值同样是非常重要的因素。 TDK提供了车载等级和CGA系列的MLCC，包括中耐压MLCC。除了用于磁共振式无线充电谐振电容器外，在需要高精度、小型化和表面贴装的时间常数电路、滤波器电路和振荡电路等应用中，也可替换薄膜电容器。此外，为了提高可靠性，TDK还提供具有强大耐受性的金属支架电容和树脂电极系列，能够抵御基板弯曲导致的元件断裂、热冲击引起的焊接开裂以及振动等外部环境因素。 电动车和自动驾驶等新一代汽车的发展关键在于高效充电的无线充电技术。在磁共振式无线充电中，谐振电容器的特性与电力传输效率密切相关。作为EV无线充电中的谐振电容器，TDK的C0G特性·高耐压MLCC具有最佳特性，能够实现耐电压1000V。此外，由于其极低的ESR值，这也是不可忽视的重要因素。TDK将通过扩大耐电压和电容量范围等方式进一步丰富产品线。
C0G：–55～ 125°C中温度系数在0±30ppm/°C以内 NP0：–55～ 150°C中温度系数在0±30ppm/°C以内 文章内容整理自网络，仅作为学习交流使用，如有侵权请联系沟通。 |
