薄膜电容如何拔高OBC性能？

电子发烧友网报道（文/李宁远）新能源汽车的发展和电气化系统的升级有着莫大的关系，在核心的电控系统中，充当绿叶的外围元器件虽然少被提及，但对设计整体的性能产生了至关重要的影响，如电容器件。
 
新能源车上的车载充电器（OBC）、DC/DC、主电机驱动、辅驱等多个部位，就有着DC薄膜电容器广泛的应用。
 
新能源汽车关键器件——薄膜电容
 
薄膜电容，作为电解电容优秀的替代者，现在在新能源汽车中的用量很大，很受关注。薄膜电容本质上以金属箔当电极，将其和聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜从两端重叠后，卷绕成圆筒状构造的电容器。
 
和常见其他电容器相比，薄膜电容则介于铝电解和陶瓷电容之间，容值上限不及铝电解电容，工作电压上限不及陶瓷电容，但是综合了二者具有高容值且电压等级也不低的优势。尤其和铝电解电容相比，薄膜电容器有着远远领先的纹波耐受能力，而且得益于其自愈能力，使用寿命极长。
 
同时，薄膜电容表现出更高耐压、更低ESR、无极性的优势，这使得基于薄膜电容的系统设计更简化，能够在苛刻的环境中可靠地发挥作用。
 
新能源汽车需要考虑到抗震、高温、高压大电流、高可靠性等诸多要求，电解电容虽然容值足够但其他方面已经无法满足，而薄膜电容的这些特性正好契合电动汽车的场景，尤其是OBC、DC/DC上的需求，薄膜电容也因此成为汽车电气化升级历程上的理想器件。
 
最为代表性的应用，就是OBC，从EMI滤波到PFC，到DC-link，到LLC谐振阶段，以及最后的输出，都需要薄膜电容的应用。
 
薄膜电容与OBC
 
新能源车上的薄膜电容应用很多，其中用量较大的有车载充电器（OBC）、DC/DC、主电机驱动、辅驱部位。最具代表性的还是它在OBC当中的应用。在这些应用中，薄膜电容主要实现的功能有三大类，EMI、旁路的耦合/去耦、滤波，储能功能也有应用但不多。
 
在OBC应用中，薄膜电容需要格外注意自愈性、失效开路、低耗散系数这三个特性。尤其是自愈性，良好的自愈能力才意味着器件耐过压能力强，高频性好。自愈性即薄膜电容的介质在被击穿后，能够自行修复恢复正常工作状态。
 
自愈特性给了薄膜电容很大的应用空间，其耐过压能力可以达到几千伏，加上优秀的高频特性，可以明显提高电动汽车的性能、延长蓄电池的使用，从而解决新能源车车载量低，续航里程短的问题。目前业界多以特性非常优异的聚丙烯薄膜电容为主。
 
上面提到，从EMI滤波到PFC，到DC-link，到LLC谐振阶段，以及最后的输出，都需要薄膜电容的应用。在OBC的EMI滤波上，薄膜电容为了辅助OBC往小体积高功率方向的发展，现在也是在通过双85测试的前提下尽可能往小体积去做。而且现在厂商会给出小尺寸下更广容值的选项，整体设计能更紧凑。
 
薄膜电容在DC-link上的应用已经很成熟，其作用是在OBC的整流电路和DC-DC电路之间做电流支撑滤波，吸收DC-LINK直流母线端的高脉冲电流，防止在阻抗上产生高脉冲电压影响负载端，这里的薄膜电容要求大电流和大容量设计。
 
LLC谐振阶段更为看重薄膜电容稳定的脉冲强度和纹波电流性能，而输出端为了提升OBC直流输出的瞬态响应特性，需要大容量和低ESR 。
 
小结
 
在一些应用场合里，薄膜电容处理EMI以及滤波，还会运用其储能作用。这些薄膜电容的应用，大幅提升了OBC以及整个新能源汽车电气系统的性能水平，加速了汽车电气化架构的升级。