삼성전자, 전기차 파워트레인 효율성 향상 위해 1500V 초고전압 MLCC 출시
삼성전기는 최신 전기차의 온보드 충전기(OBC)와 인버터 시스템을 겨냥해 xEV 고전압 파워트레인용 1210(3.2×2.5mm) 크기의 새로운 초고압 MLCC 제품군을 출시했다.
이 Samsung Electro-Mechanics MLCC 커패시터는 1000~1500V 정격과 C0G/X8G 온도 특성 및 최대 33nF의 정전 용량 값을 결합하여 콤팩트한 설계에서 더 높은 전력 밀도와 향상된 신뢰성을 제공합니다.
주요 기능 및 이점
- 최대 1500V의 고전압 정격
- 1000V, 1250V 및 1500V 등급의 적용 범위는 800V 인버터 버스와 CLLC 공진형 컨버터와 같은 고전압 OBC 토폴로지를 지원합니다.
- 자동차 등급 고온 C0G/X8G 유전체
- C0G 0 ± 30ppm/°C 정전용량 변화로 −55°C ~ +125°C 범위에 지정된 부품은 일반적인 자동차 주변 및 엔진룸 범위에 걸쳐 매우 안정적인 정전용량과 낮은 손실을 제공합니다.
- X8G −55°C ~ +150°C 범위에서 지정된 부품(0 ± 30ppm/°C 지원)은 뜨거운 전력 장치 근처 또는 단단히 포장된 전원 모듈 내 사용을 지원합니다.
- 소형화된 1210(3.2 × 2.5mm) 설치 공간
- 상대적으로 작은 케이스 크기에 고전압 및 nF 범위의 정전 용량을 제공하여 전원 모듈 및 고밀도 OBC 보드의 컴팩트한 레이아웃을 가능하게 합니다.
- 고전압 C0G/X8G를 위한 확장된 정전 용량 범위
- 새로운 부품은 제조업체의 고전압 C0G/X8G 라인업을 1000~1500V에서 1.2nF~33nF로 확장하여 이전에 설계자가 필름 커패시터나 대형 MLCC에 의존해야 했던 격차를 해소했습니다.
- 안전한 설계 옵션
- 절연 파괴 시 동작을 개선하고 시스템을 보호하기 위한 "Fail Safe Design" 구조와 함께 여러 부품 번호가 제공됩니다.
- xEV 파워트레인 신뢰성 목표
- 전기 자동차의 증가하는 MLCC 수와 신뢰성 요구 사항을 해결하기 위해 독점적인 세라믹, 전극 소형화 및 초정밀 적층 공정을 사용하여 설계 및 대량 생산되었습니다.
- 맞춤 디자인 지원
- 제조업체는 플랫폼 수준의 자동차 프로젝트에 유용할 수 있는 고객별 설계를 위한 기술 지원과 샘플을 명시적으로 제공합니다.
일반적인 애플리케이션
이러한 초고전압 MLCC는 xEV 고전압 영역을 목표로 하며 크기 감소 및 보드 수준 통합이 유리한 특정 기능에서 필름 커패시터를 대체하거나 보완할 수 있습니다.
일반적인 기능은 다음과 같습니다:
- 온보드 충전기(OBC)의 CLLC 공진 탱크
- 효율성과 열 성능을 위해 높은 정격 전압과 저손실 유전체가 중요한 출력 전력이 22kW 이상인 차세대 OBC의 고주파 CLLC 스테이지에서 공진 커패시터로 사용됩니다.
- 800 V급 트랙션 인버터 시스템
- 스너버 네트워크용 인버터 전원 모듈과 DC 링크 및 하프 브리지 노드의 로컬 디커플링을 중심으로 배포됩니다.
- 고속 스위칭 장치용 스너버 커패시터
- 과도 에너지에 대해 제어된 낮은 인덕턴스 경로를 제공하여 SiC 또는 고속 IGBT 스위치를 켜거나 끌 때 스위칭 잡음 및 전압 오버슈트를 억제하는 데 사용됩니다.
- xEV 파워트레인의 일반 고전압 노드
- 고전압 측정 컨디셔닝, 보조 DC-DC 스테이지 또는 HV 도메인의 EMI 최적화 레이아웃 등 작고 안정적인 고전압 커패시터가 필요한 모든 곳에 적용 가능합니다.
이러한 장치는 C0G/X8G 특성을 갖춘 세라믹 MLCC이므로 매우 높은 벌크 정전 용량보다 낮은 손실, 안정적인 정전 용량 및 예측 가능한 온도 동작이 더 중요한 위치에 가장 적합합니다.
기술적 하이라이트
보도 자료에 설명된 현재 라인업은 특정 정전 용량 및 전압 조합을 갖춘 4개의 1210 케이스 MLCC에 중점을 두고 있습니다. 이 부품들은 C0G/X8G MLCC 포트폴리오를 확장하여 1210 케이스 크기에서 1.2nF~33nF의 정전 용량으로 1000~1500V를 포괄합니다.
제품 개요 표
부품 번호 | 크기(인치/mm) | 커패시턴스 | 정격전압 | TCC | 디자인 유형 | CL32G122KVV3PN#1210 / 3.2×2.51.2 nF1500 VX8G안전한 설계CL32C103JXV3PN#1210 / 3.2×2.510 nF1250 VC0G안전한 설계CL32C223JIV3PN#1210 / 3.2×2.522 nF1000 VC0G안전한 설계CL32C333JIV1PN#1210 / 3.2×2.533 nF1000 VC0G일반 설계 엔지니어를 위한 디자인 노트
이러한 초고전압 MLCC를 xEV 시스템에 설계할 때 몇 가지 실제적인 고려 사항을 고려하면 문제를 방지하고 기능을 최대한 활용하는 데 도움이 될 수 있습니다.
전기 및 열 고려사항
- 전압 경감 관행 존중
- 부품의 정격이 최대 1000~1500V라도 자동차 전력 설계에서는 특히 반복적 과도 현상이나 높은 dv/dt가 있는 애플리케이션에서 최대 정격 전압 미만의 마진으로 MLCC를 작동하는 것이 일반적입니다.
- AC 리플 및 공진 조건 고려
- CLLC 공진형 컨버터에서 커패시터는 DC 오프셋에 중첩된 AC 전압과 전류를 경험합니다. 데이터시트에서 리플 전류 제한과 손실 동작을 확인하여 MLCC가 정상 상태 작동에서 과열되지 않도록 하세요.
- 온도 및 바이어스에 따른 정전용량 안정성 확인
- C0G/X8G 특성은 온도 관련 정전 용량 드리프트가 매우 작음을 의미하며 이는 안정적인 공진 주파수에 이상적입니다. 이러한 전압 수준에서 DC 바이어스 의존성은 데이터시트 그래프에서 확인되어야 합니다.
- 열 환경에 주의하세요
- 인버터 전원 모듈이나 OBC 1차 스테이지에서는 국부 온도가 X8G 부품의 상한에 접근할 수 있습니다. 열 시뮬레이션 또는 측정을 사용하여 접합부 및 케이스 온도가 지정된 한도 내로 유지되는지 확인하세요.
레이아웃 및 기계적 통합
- ESL 및 루프 영역 최소화
- 스너버 애플리케이션의 경우 MLCC를 스위치 단자 또는 모듈 핀에 최대한 가깝게 배치하고, 짧고 넓은 트레이스를 사용하여 기생 인덕턴스를 최소화하고 과전압 억제 효과를 극대화하세요.
- 필요한 경우 여러 커패시터 결합
- 특정 스너버 또는 공진 값을 달성하거나 전류를 분산하려면 여러 MLCC를 병렬로 사용하고 고전압 공간거리 및 연면거리에 대한 간격 규칙을 준수하는 것이 좋습니다.
- 기계적 스트레스 관리
- 1210 크기의 대형 세라믹 커패시터는 보드 굴곡 균열에 취약할 수 있습니다. 적절한 패드 디자인, 제어된 납땜 필렛 및 PCB 지지대를 사용하여 조립 및 차량 작동 중 기계적 응력을 줄이세요.
- 안전한 디자인과 일반 디자인 비교
- 절연 무결성이 안전에 중요한 경우(예:OBC의 절연 장벽에서) 필요한 정전 용량 및 전압을 갖춘 Fail Safe 설계 버전을 사용할 수 있는지 확인하고 오류 조건에서의 동작에 대한 데이터시트 설명을 검토하세요.
자격 및 서류
- 자동차 자격 상태 확인
- xEV 플랫폼의 연속 생산의 경우 데이터시트 또는 제조업체의 지원 채널을 통해 적절한 자동차 인증 표준(예:AEC-Q200 또는 제조업체별 테스트)을 확인하세요.
- 시스템 수준 표준에 부합
- OBC 및 인버터 시스템의 고전압 부품은 ISO/IEC 고전압 안전 및 절연 요구 사항과 같은 표준을 준수해야 하는 경우가 많습니다. MLCC의 정격 전압, 테스트 조건 및 절연 특성이 시스템 수준 설계 규칙과 일치하는지 확인하세요.
- 제조업체 지원 활용
- 삼성전기는 고객별 설계에 대한 기술 지원과 샘플을 제공하므로 설계 팀은 보도 자료에 완전히 설명되지 않을 수 있는 모델링 데이터, SPICE 모델, 신뢰성 데이터 및 수명 추정에 조기에 참여할 수 있습니다.
소스
이 기사는 xEV 고전압 파워트레인용 초고전압 MLCC를 설명하는 삼성전기 제품 보도 자료에 제공된 정보를 기반으로 하며, 제조업체 웹사이트의 관련 제품 및 데이터시트 링크로 보완됩니다.
참고자료
- 삼성전기 제품 소식:xEV 고전압 파워트레인용 초고전압 MLCC
- 삼성전기 제품 페이지 – CL32G122KVV3PN#
- 삼성전기 제품 페이지 – CL32C103JXV3PN#
- 삼성전기 제품 페이지 – CL32C223JIV3PN#
- 삼성전기 제품 페이지 – CL32C333JIV1PN#