近距離了解電動(dòng)汽車(chē)應用中的緩沖吸收電容器

在之前的推文——樓氏電容｜深入了解電動(dòng)汽車(chē)應用中的直流母線(xiàn)電容中，我們探討了在電源轉換器中使用直流母線(xiàn)電容作為中間緩沖器這一主題，今天的主題則是關(guān)于另一個(gè)有用的電源模塊元件——緩沖吸收電容器。

在之前的推文——樓氏電容｜深入了解電動(dòng)汽車(chē)應用中的直流母線(xiàn)電容中，我們探討了在電源轉換器中使用直流母線(xiàn)電容作為中間緩沖器這一主題，今天的主題則是關(guān)于另一個(gè)有用的電源模塊元件——緩沖吸收電容器。緩沖電路是一種能量吸收電路，用于保護功率器件免受寄生電感引起的電壓尖峰和電磁瞬態(tài)干擾的影響。開(kāi)關(guān)打開(kāi)在本質(zhì)上會(huì )在設備上引起尖峰電壓，而緩沖器為多余的能量提供了一個(gè)替代的流動(dòng)路徑，使其被緩沖電容器吸收，抑制波形振蕩并經(jīng)由電阻或其他負載耗散。

在電動(dòng)汽車(chē)子系統中，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是三端子功率半導體器件，通常作為快速高效的開(kāi)關(guān)用于如逆變器、轉換器和電源等電力電子應用中。IGBT經(jīng)常與各種拓撲結構中的二極管模子結合在一起，形成更大的模塊。

圖 1. 基本的RC吸收電路（來(lái)源：維基百科）

例如，圖2中的電動(dòng)車(chē)逆變器負責將電池中的直流電轉換為三相交流電，以在加速時(shí)驅動(dòng)牽引電機，在制動(dòng)時(shí)逆變器則又將交流電轉換回直流電。一個(gè)驅動(dòng)三相負載的電源模塊至少需要六個(gè)IGBT和六個(gè)配套的緩沖吸收電容Csnub來(lái)保護半導體功率器件。

圖 2. 電機驅動(dòng)電路中的逆變器

緩沖電容器會(huì )吸收100kHz至300kHz高頻工作環(huán)境中的噪聲從而保護電源開(kāi)關(guān)模塊。理想的緩沖電容器應具備以下幾個(gè)特性：

●在高頻（100 kHz及以上）環(huán)境工作下的高電壓承受能力

●低ESR(等效串聯(lián)電阻)

●低損耗因子

●低自熱性

●高容量

針對以上特性要求，樓氏電容（KPD）推薦使用規格范圍在600V-2kV，nF-μF級的C0G或X7R電容器。電容器的直流電壓等級將取決于半導體開(kāi)關(guān)的阻斷電壓。

正溫度系數（PTC）加熱控制器是另一個(gè)需要用到緩沖電容器的電動(dòng)汽車(chē)子系統。與可以使用內燃機的廢熱加熱機艙的燃油車(chē)不同，電動(dòng)汽車(chē)使用高壓PTC加熱控制器作為供暖、通風(fēng)和空調（HVAC）系統的熱源。

PTC加熱器使用特殊的材料，在溫度較低時(shí)其電阻也較低，從而允許全電流流動(dòng)并產(chǎn)生熱量；隨著(zhù)溫度的升高，PTC材料的電阻也會(huì )增加——這一特性作為一種自動(dòng)安全功能可對電流加以限制從而防止過(guò)熱。加熱控制器中的電源單元（PSU）電路需要高壓電容器以作緩沖和初級-次級隔離之用——樓氏電容（KPD）制造的型號為1206-3640，1kV-2kV，1nF-1μF的X7R電容器是您的理想之選。

鑒于IGBT和功率模塊在電動(dòng)汽車(chē)應用中的不可或缺，設計師們選擇符合應用要求和行業(yè)認證的高壓緩沖電容器至關(guān)重要。