Soluções de capacitores cerâmicos de segurança Murata para sistemas de propulsão de veículos elétricos

03/11/2024

1. Introdução

Os veículos eléctricos (VE) têm o problema dos longos tempos de carregamento e das curtas distâncias de condução, o que constitui um desafio para a sua adoção generalizada.
Para resolver estes problemas, a redução do peso dos veículos e o aumento da tensão da bateria estão a tornar-se mais populares.
A Murata possui uma vasta gama de componentes electrónicos compactos e de alta tensão que vão ao encontro destas tendências tecnológicas.
A nossa linha de condensadores de segurança é apresentada neste artigo técnico.

2. xEV e condensadores de segurança

Os condensadores de segurança são amplamente utilizados em veículos eléctricos.
As principais aplicações dos VE são o OBC (On Board Charger), o inversor de tração e o conversor CC-CC. Os condensadores de segurança são utilizados nestas aplicações como filtro de ruído de modo comum e isolamento.
A figura seguinte mostra um circuito típico de VE. Os condensadores destacados a vermelho requerem certificação de segurança.

Applications requiring safety capacitors - EV charging technology — Figura 1: Aplicações que requerem condensadores de segurança - tecnologia de carregamento de veículos eléctricos

3. Condensadores de segurança Solução

Temos vindo a expandir continuamente a nossa linha de condensadores de segurança com certificação de classe IEC60384-14 X1/Y2 de acordo com a AEC-Q200, utilizando a nossa experiência e tecnologia de ponta adquirida ao longo de muitos anos no mercado automóvel.

Imagem da série DE6 — Figura 2: Certificação IEC60384-14 Classe X1/Y2 Série DE6

A série DE6 é constituída por condensadores cerâmicos de disco com chumbo certificados pela norma de segurança para montagem através de orifícios. Esta série está classificada para 300 Vac, 1000 Vdc com uma gama de valores de capacidade de 100 pF a 4,7 nF. E está certificada como classe IEC60384-14 X1/Y2.
Em comparação com os condensadores de película, esta série é mais pequena e pode suportar um funcionamento a altas temperaturas.

Imagem da série KCA — Figura 3: Série KCA de alta capacitância e economia de espaço

A série KCA é um condensador cerâmico multicamada do tipo terminal metálico. Em comparação com os condensadores de segurança convencionais, esta série tem um tamanho de peça muito pequeno, o que poupa espaço de montagem.
A série KCA é um condensador com certificação de segurança e é possível refluir, o que pode aumentar a flexibilidade e a produtividade do projeto.
Para além disso, caraterísticas como a baixa ESR (Equivalent Series Resistance) e a baixa ESL (Equivalent Series Inductance) dos condensadores cerâmicos multicamada contribuem grandemente para a supressão de ruído.
É um condensador de segurança certificado de classe IEC60384-14 X1/Y2 com uma tensão nominal de 250 Vac, 1000 Vdc e uma gama de valores de capacitância de 100 pF a 10 nF.

Gráfico das caraterísticas ESL e ESR das séries DE6 e KCA — Figura 4: Caraterísticas ESL e ESR das séries DE6 e KCA

Imagem da estrutura de um terminal metálico ligado a um elétrodo externo de um chip — Figura 5: Estrutura de um terminal metálico ligado a um elétrodo externo de um chip

Uma das principais vantagens de escolher um condensador cerâmico multicamada do tipo terminal metálico é que a ação elástica dos terminais metálicos reduz grandemente a tensão no elemento cerâmico.
Confirma-se que a série KCA não se partiu mesmo quando a deflexão do substrato atingiu 6 mm no teste de resistência à flexão do substrato, e a fissura da solda não ocorreu mesmo após 2.000 ciclos no teste de ciclo de ^temperatura*. O risco de falha devido à vibração também é reduzido.

*A garantia do produto difere das condições de ensaio baseadas na AEC-Q200 por uma deflexão de 5 mm e 1000 ciclos, respetivamente.

4. Nova série de condensadores com certificação de segurança para o sector automóvel

Apresentamos um novo produto, a série EVA.
A série EVA é um condensador cerâmico do tipo de montagem em superfície de molde de resina certificado pela norma de segurança. Este é compatível com o sistema de bateria de alta tensão de 800 V do xEV. Apresenta uma tensão nominal elevada de 1500 Vdc e uma distância de fuga de 10 mm.
Este novo produto mantém as vantagens da montagem à superfície, tamanho reduzido e baixa ESL caraterística da série KCA, ao mesmo tempo que atinge a longa distância de fuga exigida pelas normas de segurança para sistemas de alta tensão.
A série EVA é um condensador certificado de classe IEC60384-14 X1/Y2 com uma tensão nominal de 305 Vac, 1500 Vdc e uma gama de valores de capacitância de 100 pF a 4,7 nF.

Para mais informações, consulte a secção de notícias sobre produtos e eventos abaixo.

MLCCs compactos com maior distância de fuga destacam a experiência da Murata em tecnologia de componentes passivos

Imagem de fixação 10 mm para a distância de fuga e a distância de segurança (parte exterior dobrada) — Figura 6: Fixação de 10 mm para a distância de fuga e a distância de segurança (parte exterior dobrada)

5. Conclusão

Os condensadores com certificação de segurança são componentes essenciais para os sistemas xEV para reduzir a EMI e resistir a picos de trovoada.
Os condensadores com certificação de segurança apresentados neste artigo são novas soluções que satisfazem as expectativas dos veículos eléctricos.

Tabela: Visão geral do portefólio de condensadores de segurança da Murata
	EVA	KCA	DE6
Método de montagem	SMD	SMD	THD
Tamanho	12,7 × 6,0 mm	6,1 × 5,1 mm	6,0 - 12,0 mm
Tensão nominal DC	1500 Vdc	1000 Vdc	1000 Vdc
Valor da capacitância	100 pF - 4,7 nF	100 pF - 10 nF	100 pF - 4,7 nF
IEC60384-14 Certificação da norma de segurança	Y2: 305 Vac (r.m.s.) X1: 305 Vac (r.m.s.)	Y2: 250 Vac (r.m.s.) X1: 250 Vac (r.m.s.)	Y2: 300 Vac (r.m.s.) X1: 440 Vac (r.m.s.)
Distância de fuga	10 mm min.	4 mm min.	7,5 mm min.