Samsung、EVパワートレイン効率向上のため1500V超高耐圧MLCCを発表

Samsung Electro-Mechanicsは、xEV高電圧パワートレイン向けに、1210サイズ（3.2 × 2.5 mm）の新しい超高耐圧MLCCレンジを発表しました。車載充電器（OBC）とインバータシステムをターゲットとしています。

これらのSamsung Electro-Mechanics MLCCコンデンサは、1000〜1500 V定格とC0G/X8G温度特性、最大33 nFの静電容量値を組み合わせ、コンパクト設計での高電力密度と信頼性向上を実現します。

主な特長とメリット

• 最大1500 Vの高耐圧定格
  • 1000 V、1250 V、1500 Vクラスをカバーし、800 VインバータバスとCLLC共振コンバータなどの高電圧OBCトポロジーをサポート
• 車載グレード高温C0G/X8G誘電体
  • C0G品：−55℃〜+125℃で指定、0 ± 30 ppm/℃の静電容量変化で、典型的な車載周囲温度とエンジンルーム範囲で非常に安定した静電容量と低損失を提供
  • X8G品：−55℃〜+150℃で指定、0 ± 30 ppm/℃で、ホットパワーデバイス近くや密にパッケージされたパワーモジュールでの使用をサポート
• 小型1210（3.2 × 2.5 mm）フットプリント
  • 比較的小さなケースサイズで高電圧とnFレンジ静電容量を提供し、パワーモジュールと高密度OBC基板でのコンパクトレイアウトを可能に
• 高電圧C0G/X8G向け拡張静電容量範囲
  • 新製品により、メーカーの高電圧C0G/X8Gラインナップが1000〜1500 Vで1.2 nF〜33 nFに拡大。以前は設計者がフィルムコンデンサやより大型MLCCに頼らざるを得なかったギャップを埋める
• フェイルセーフ設計オプション
  • 複数の部品番号で「フェイルセーフ設計」構造を提供、絶縁破壊時の振る舞い改善によりシステム保護を支援
• xEVパワートレイン信頼性をターゲット
  • 独自セラミック、電極微細化、超精密積層プロセスで設計・量産され、電動車両でのMLCC搭載数増加と信頼性要求拡大に対応
• カスタム設計サポート
  • メーカーは技術サポートと顧客固有設計向けサンプルを明示的に提供、プラットフォームレベル自動車プロジェクトで有用

典型的な用途

これらの超高耐圧MLCCは、xEV高電圧ドメインをターゲットとし、サイズ削減と基板レベル統合が有益な特定機能ではフィルムコンデンサを置き換えまたは補完できます。

典型的な機能：

• 車載充電器（OBC）のCLLC共振タンク
  • 次世代OBCの22 kW超出力CLLC段で共振コンデンサとして使用。高耐圧と低損失誘電体が効率と熱性能に不可欠
• 800 Vクラストラクションインバータシステム
  • インバータパワーモジュール周辺でスナバーネットワークとDCリンクおよびハーフブリッジノードでのローカルデカップリングに展開
• 高速スイッチングデバイス用スナバーコンデンサ
  • SiCまたは高速IGBTスイッチのオン/オフ時に、制御された低インダクタンス経路で過渡エネルギーを提供し、スイッチングノイズと電圧オーバーシュートを抑制
• xEVパワートレインの一般的高電圧ノード
  • 高電圧測定調整、補助DC-DC段、HVドメインでのEMI最適化レイアウトなど、コンパクトで安定した高電圧コンデンサが必要な場所に適用可能

これらのデバイスはC0G/X8G特性を持つセラミックMLCCであるため、非常に高いバルク静電容量よりも、低損失、安定静電容量、予測可能な温度挙動がより重要なポジションに最適です。

技術ハイライト

プレスリリースで説明されている現在のラインナップは、特定の静電容量と電圧の組み合わせを持つ4つの1210ケースMLCCに焦点を当てています。これらの部品は合わせて、C0G/X8G MLCCポートフォリオを1000〜1500 V、1210ケースサイズで1.2 nF〜33 nFまで拡張します。

製品概要テーブル

部品番号	サイズ（inch/mm）	静電容量	定格電圧	TCC	設計タイプ
CL32G122KVV3PN#	1210 / 3.2×2.5	1.2 nF	1500 V	X8G	Fail Safe Design
CL32C103JXV3PN#	1210 / 3.2×2.5	10 nF	1250 V	C0G	Fail Safe Design
CL32C223JIV3PN#	1210 / 3.2×2.5	22 nF	1000 V	C0G	Fail Safe Design
CL32C333JIV1PN#	1210 / 3.2×2.5	33 nF	1000 V	C0G	Normal Design

エンジニア向け設計メモ

これらの超高耐圧MLCCをxEVシステムに設計導入する際、いくつかの実用的考慮事項が問題回避と能力最大化に役立ちます。

電気的・熱的考慮事項

• 電圧ディレーティング慣行を尊重
  • 部品が1000〜1500 V定格でも、反復過渡や高dV/dtを伴う用途では、最大定格電圧よりマージンを持ってMLCCを動作させるのが自動車電力設計では一般的
• ACリップルと共振条件を考慮
  • CLLC共振コンバータでは、コンデンサはDCオフセットに重畳されたAC電圧と電流を経験。データシートのリップル電流限界と損失挙動を確認し、定常状態でMLCCが過熱しないことを保証
• 温度とバイアスでの静電容量安定性を確認
  • C0G/X8G特性は温度起因静電容量ドリフトが非常に小さく、安定した共振周波数に最適。これらの電圧レベルでのDCバイアス依存性はデータシートグラフで検証
• 熱環境に注意
  • インバータパワーモジュールやOBC一次段では、局所温度がX8G品の上限に近づく可能性。熱シミュレーションや測定でジャンクションとケース温度が指定限界内に留まることを確認

レイアウトと機械的統合

• ESLとループ面積を最小化
  • スナバ用途では、MLCCをスイッチ端子またはモジュールピンにできるだけ近接配置し、短く幅広いトレースで寄生インダクタンスを最小化し過電圧抑制効果を最大化
• 必要に応じて複数コンデンサを並列接続
  • 特定スナバまたは共振値を達成するため、または電流分散のため、複数MLCCを並列使用検討。高電圧クリアランスとクリープ距離の間隔ルールを遵守
• 機械的ストレス管理
  • 1210サイズの大型セラミックコンデンサは基板たわみクラックの影響を受けやすい。適切なパッド設計、制御されたはんだフィレット、PCBサポートで実装時と車両運転時の機械的ストレスを軽減
• フェイルセーフvsノーマル設計を確認
  • 絶縁完全性が安全クリティカルな場合（例：OBCの絶縁バリア）、必要な静電容量と電圧でフェイルセーフ設計版が利用可能か確認し、故障時の振る舞いについてデータシート記述をレビュー

適格性と文書化

• 車載適格ステータスを検証
  • xEVプラットフォームでの量産では、適切な車載適格基準（例：AEC-Q200またはメーカー固有試験）をデータシートまたはメーカーサポートチャネルで確認
• システムレベル基準と整合
  • OBCとインバータシステムの高電圧コンポーネントは、ISO/IEC高電圧安全と絶縁要件などの基準準拠が必要なことが多い。MLCCの定格電圧、試験条件、絶縁特性がシステムレベル設計ルールと整合することを確認
• メーカーサポートを活用
  • Samsung Electro-Mechanicsは顧客固有設計向けに技術サポートとサンプルを提供。設計チームはモデリングデータ、SPICEモデル、信頼性データ、プレスリリースに完全には詳述されていない寿命推定について早期に関与可能

情報源

本記事は、xEV高電圧パワートレイン向け超高耐圧MLCCを説明するSamsung Electro-Mechanics製品ニュースリリース情報に基づき、メーカーWebサイトの関連製品およびデータシートリンクで補完されています。

参考文献

1. Samsung Electro-Mechanics製品ニュース：xEV高電圧パワートレイン向け超高耐圧MLCC
2. Samsung Electro-Mechanics製品ページ – CL32G122KVV3PN#
3. Samsung Electro-Mechanics製品ページ – CL32C103JXV3PN#
4. Samsung Electro-Mechanics製品ページ – CL32C223JIV3PN#
5. Samsung Electro-Mechanics製品ページ – CL32C333JIV1PN#