針對汽車電子及電源市場應用的多層陶瓷電容
2014-11-18 21:37:33 本站原創伴隨這一趨勢，我們看到在高強度照明、安全系統、傳動與控制和動力系統方面應用了更多的電子設備，以便獲取更佳的驅動效果。在傳動系統方面使用電氣負載取代傳統的機械和液壓負載，這一舉措提高了工作效率，從而使得業界更為關注電動汽車概念——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，也給傳統的12V電源系統帶來了更多的挑戰。同樣，更高的耐壓，對于更有效、更靈活地處理動力傳動負載，也至關重要。開關式電源（SMPS）為這一轉變需求提供了基礎。更高等級規格的元器件的應用，例如多層陶瓷電容等，帶來了電力電子設備的進步，使這一切得以實現。
電力電子電路的應用使得系統更小更輕，從而為提升能效建立基礎。多層陶瓷電容采用的電介質材料的進步，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品牌的專利產品StackiCapTM的應用，進一步提升了電容容值和容值密度。
為了響應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汽車電子認證電容的范圍：額定電壓上限提升至3kV，安規電容（X&Y）應用于交流充電電路,X8R材質電容耐受150℃高溫，尺寸最大可至3640，StackiCapTM電容提升容值密度實現高壓高容,開路失效電容（Open Mode）以及內串聯電容（Tandem）進一步提高可靠性。
普通介質材料的溫度特性經常成為應用的局限因素。而就Syfer品牌的產品而言，一般可承受-55℃至150℃的溫度變化（如右圖所示）。
更寬溫度范圍內的應用
除了AEC-Q200認證系列之外，Syfer品牌還開發出了能經受更寬溫度變化范圍的產品。這些產品適用于特定汽車電子和工業應用，這類應用要求產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。基于大量的在廠測試數據，我們可以對更高溫度下使用的產品給出相關建議。盡管未經過AEC-Q200認證，這類超高溫的電容產品，已達到Syfer品牌的嚴苛的質量要求和可靠性要求。需注意的是，盡管這類產品可在200℃高溫環境下工作，其電性能將無法完全符合C0G、X5R、X7R或X8R的常規規格。
相關背景
多層陶瓷電容的可靠性與工作電壓和工作溫度直接相關。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用的多層陶瓷電容
熱應力本身就足夠造成電氣失效。當介質內部產生的熱量超過散發出去的熱量，就會發生熱擊穿。這會造成導電性上升，產生更多的熱量，并最終帶來無法控制的不穩定性，通常表現為非常快速的溫度上升。電容器放電過程中產生的局部熱擊穿，可以帶來極高的溫度以至于熔化介質材料。決定某一特定元件是否適用于高溫環境時，客戶必須考慮熱應力，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生的影響。
我們的建議
針對高達200℃應用的元器件，我們也進行了可靠性測試。由于熱應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：當溫度不超過160℃時，大多數的普通電容性能依舊穩定，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0805 50V 10nF的元件，則我們建議改用0805 100V 10nF的產品——需注意，不推薦0805 63V 10nF的元件，是因為其電壓上升幅度僅為26%。
B：當溫度超過160℃時，我們的測試數據顯示元器件的可靠性影響程度呈現指數上升，類似于上文熱應力曲線圖所示。這使得我們很難為用戶就160℃至200℃間的電容選用，設立一套簡單的規則。
因此，針對160℃以上的應用，Syfer品牌建議用戶聯系我們樓氏電容的技術團隊描述應用情況，我們的技術人員會據此推薦最適用的電容器。這將確保用戶獲取的是最可靠、最經濟的解決方案。
例如：針對170℃的特殊應用，推薦的電容尺寸可能為1206，但是要在200℃的溫度環境下應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：Dielectric Laboratories (DLI)、Novacap、Syfer和Voltronics已合并重組為一個新的公司實體——樓氏集團電容器事業部(Knowles Capacitors)，這是美國上市公司樓氏集團(Knowles Corporation)旗下的一個分支。這一新的電容事業部的制造歷史合計逾175年。
