サムスン、電気自動車のパワートレイン効率を向上させる 1500V 超高電圧 MLCC を発売

Samsung Electro-Mechanics は、最新の電気自動車の車載充電器 (OBC) およびインバーター システムをターゲットとした、xEV 高電圧パワートレイン用の 1210 (3.2 × 2.5 mm) サイズの超高電圧 MLCC の新シリーズを発表しました。

これらの Samsung Electro-Mechanics MLCC コンデンサは、1000 ～ 1500 V の定格と C0G/X8G の温度特性および最大 33 nF の静電容量値を組み合わせており、コンパクトな設計でより高い電力密度と信頼性の向上を可能にします。

主な機能と利点

• 最大 1500 V の高電圧定格
  • 1000 V、1250 V、1500 V クラスをカバーし、800 V インバーター バスと CLLC 共振コンバータなどの高電圧 OBC トポロジをサポートします。
• 自動車グレードの高温 C0G/X8G 誘電体
  • C0G −55 °C ～ +125 °C で静電容量変化が 0 ± 30 ppm/°C で指定された部品は、一般的な自動車の周囲およびボンネット内の範囲にわたって非常に安定した静電容量と低損失を実現します。
  • X8G -55 °C ～ +150 °C で指定され、0 ± 30 ppm/°C をサポートする部品は、高温の電源デバイスの近くまたは密に梱包された電源モジュール内で使用します。
• 小型化された 1210 (3.2 × 2.5 mm) の設置面積
  • 比較的小さなケース サイズで高電圧と nF レンジの静電容量を提供し、電源モジュールや高密度 OBC ボードのコンパクトなレイアウトを可能にします。
• 高電圧 C0G/X8G の静電容量範囲の拡張
  • 新しい部品により、メーカーの高電圧 C0G/X8G ラインアップが 1000～1500 V で 1.2 nF～33 nF まで拡張され、設計者が以前はフィルム コンデンサや大型の MLCC に頼らなければならなかったギャップが解消されます。
• フェールセーフ設計のオプション
  • いくつかの部品番号は、絶縁破壊時の動作を改善し、システムを保護することを目的とした「フェール セーフ設計」構造で提供されています。
• xEV パワートレインの信頼性をターゲット
  • 電動車両における MLCC 数の増加と信頼性要件に対応するため、独自のセラミック、電極の小型化、超精密積層プロセスを使用して設計および量産されています。
• カスタム デザインのサポート
  • メーカーは、プラットフォーム レベルの自動車プロジェクトに役立つ、顧客固有の設計に対するテクニカル サポートとサンプルを明示的に提供しています。

一般的なアプリケーション

これらの超高電圧 MLCC は、xEV の高電圧ドメインを対象としており、サイズの縮小と基板レベルの統合が有益な特定の機能においてフィルム コンデンサの代替または補完が可能です。

典型的な関数は次のとおりです。

• 車載充電器 (OBC) の CLLC 共鳴タンク
  • 出力が 22 kW を超える次世代 OBC の高周波 CLLC ステージの共振コンデンサとして使用されます。この場合、高電圧定格と低損失の誘電体が効率と熱性能にとって重要です。
• 800 V クラスのトラクション インバーター システム
  • DC リンクおよびハーフブリッジ ノード上のスナバ ネットワークおよびローカル デカップリング用のインバータ電源モジュールの周囲に導入されます。
• 高速スイッチング デバイス用のスナバ コンデンサ
  • 過渡エネルギーに対して制御された低インダクタンスのパスを提供することで、SiC または高速 IGBT スイッチがオンまたはオフになるときのスイッチング ノイズと電圧オーバーシュートを抑制するために使用されます。
• xEV パワートレインの一般的な高電圧ノード
  • 高電圧測定コンディショニング、補助 DC-DC ステージ、HV ドメインの 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あらゆる場所に適用可能

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、安定した静電容量、および予測可能な温度挙動が重要な場所に最適です。

技術的なハイライト

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備えた 4 つの 1210 ケース MLCC に焦点を当てています。これらの部品を組み合わせることで、C0G/X8G MLCC ポートフォリオが拡張され、1210 ケース サイズで 1.2 nF から最大 33 nF の静電容量で 1000 ～ 1500 V をカバーします。

製品概要表

部品番号 サイズ (インチ/mm) 静電容量 定格電圧 TCC デザインタイプ CL32G122KVV3PN#1210 / 3.2×2.51.2 nF1500 VX8GFフェイルセーフ設計CL32C103JXV3PN#1210 / 3.2×2.510 nF1250 VC0GFフェイルセーフ設計CL32C223JIV3PN#1210 / 3.2×2.522 nF1000 VC0Gフェイルセーフ設計CL32C333JIV1PN#1210 / 3.2×2.533 nF1000 VC0G通常設計

エンジニア向けのデザインインノート

これらの超高電圧 MLCC を xEV システムに設計する場合、いくつかの実際的な考慮事項を考慮すると、問題を回避し、その機能から最大限のメリットを得ることができます。

Electrical and thermal considerations

• 電圧ディレーティングの慣行を尊重する
  • 部品の定格は最大 1000 ～ 1500 V ですが、自動車の電源設計では、特に繰り返し過渡現象や高 dv/dt が発生するアプリケーションでは、最大定格電圧を下回るマージンで MLCC を動作させるのが一般的です。
• AC リップルと共振条件を考慮する
  • CLLC 共振コンバータでは、コンデンサに DC オフセットに重畳された AC 電圧と電流が発生します。データシートでリップル電流制限と損失挙動を確認し、MLCC が定常状態動作で過熱しないことを確認します。
• 温度とバイアスに対する静電容量の安定性を確認する
  • C0G/X8G 特性は、温度に関連した容量ドリフトが非常に小さいことを意味し、安定した共振周波数にとって理想的です。これらの電圧レベルにおける DC バイアスの依存性は、データシートのグラフで確認する必要があります。
• 熱環境に注意する
  • インバーター パワー モジュールまたは OBC 一次段では、局所的な温度が X8G 部品の上限に近づく可能性があります。熱シミュレーションまたは測定を使用して、ジャンクション温度とケース温度が指定された制限内に収まるようにします。

レイアウトと機械的統合

• ESL とループ領域を最小限に抑える
  • スナバ アプリケーションの場合、寄生インダクタンスを最小限に抑え、過電圧抑制の効果を最大化するために、MLCC をスイッチ端子またはモジュール ピンのできるだけ近くに配置し、配線を短く幅広にしてください。
• 必要に応じて複数のコンデンサを組み合わせる
  • 特定のスナバ値や共振値を達成したり、電流を分散したりするには、高電圧クリアランスと沿面距離の間隔規則を遵守しながら、複数の MLCC を並列に使用することを検討してください。
• 機械的ストレスを管理する
  • 1210 サイズの大型セラミック コンデンサは、基板の屈曲亀裂の影響を受けやすい可能性があります。適切なパッド設計、制御されたはんだフィレット、PCB サポートを使用して、組み立て中や車両の動作中の機械的ストレスを軽減します。
• フェールセーフ設計と通常の設計を確認する
  • 絶縁の完全性が安全上重要な場合（OBC の絶縁バリアなど）、必要な静電容量と電圧を備えたフェール セーフ設計バージョンが利用可能かどうかを確認し、障害状態での動作に関するデータシートの説明を確認します。

資格と書類

• 自動車の認定ステータスを確認する
  • xEV プラットフォームでの連続生産の場合は、データシートまたはメーカーのサポート チャネルを通じて、適切な自動車認定基準（AEC-Q200 やメーカー固有のテストなど）を確認してください。
• システムレベルの標準に準拠する
  • OBC およびインバーター システムの高電圧コンポーネントは、多くの場合、ISO/IEC の高電圧安全性や絶縁要件などの規格に準拠する必要があります。 MLCC の定格電圧、テスト条件、絶縁特性がシステムレベルの設計ルールに従っていることを確認します。
• メーカーのサポートを利用する
  • Samsung Electro-Mechanics は、顧客固有の設計に対するテクニカル サポートとサンプルを提供しているため、設計チームは、プレス リリースでは詳しく説明されていないモデリング データ、SPICE モデル、信頼性データ、寿命推定などを早期に行うことができます。

ソース

この記事は、xEV 高電圧パワートレイン用の超高電圧 MLCC について説明する Samsung Electro-Mechanics 製品ニュース リリースで提供された情報に基づいており、メーカーの Web サイトにある関連製品とデータシートのリンクによって補完されています。

参考文献

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サムスン電機の製品ニュース:xEV 高電圧パワートレイン用の超高電圧 MLCC

Samsung Electro-Mechanics 製品ページ – CL32G122KVV3PN#

Samsung Electro-Mechanics 製品ページ – CL32C103JXV3PN#

Samsung Electro-Mechanics 製品ページ – CL32C223JIV3PN#

Samsung Electro-Mechanics 製品ページ – CL32C333JIV1PN#