近距离了解电动汽车中的谐振电容器

电动汽车（EV）应用的首要任务之一是提高其电力转换装置的工作效率。电力转换的效率越高，电动汽车在一次充电后可行驶的距离就越远。

例如，若能减少DC/DC转换器的损耗，将会降低相关元件的发热，其设计也将更高效，能效也能得到提升，转换器（和车辆）也将从中受益。

目前市面上有多种类型的DC/DC转换器，本文将重点讨论谐振式DC/DC转换器。谐振式转换器是DC/DC转换器拓扑中的一种类型，通过控制开关频率来实现输出电压恒定的谐振电路。

谐振式转换器通常用于高压应用，以用来平滑波形，提高功率因数，并减少高频功率开关（如MOSFET和IGBT）造成的开关损耗。

需要特别注意的是，谐振转换器通常采用LLC电路，因为它能够在运行范围内实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），支持更高的开关频率，减少元器件的占用面积，并降低电磁干扰（EMI）。

图1. 谐振式转换器的示意图（来源：STMicroelectronics）

谐振式转换器建立在谐振逆变器上，谐振逆变器使用开关网络将直流输入电压转换为方波，然后将其应用于谐振式电路。

如图2所示，这个谐振电路由一个谐振电容Cr、谐振电感Lr和变压器的磁化电感Lm串联而成。

LLC电路通过选择性地吸收方波特定谐振频率下的最大功率，并通过磁共振释放正弦电压，以过滤掉任何高阶谐波。

这个交流波形通过变压器放大或缩小，整流，然后滤波生成转换后的直流输出电压。

图2. 简化的LLC谐振式DC/DC转换器

为DC/DC转换器选择合适的谐振电容器Cr时，电容器的均方根（RMS）电流是需要考量的重要参数之一。

它影响电容器的可靠性、电压纹波和转换器的整体性能（取决于谐振电路的拓扑结构）。散热也受到均方根电流和其他内部损耗的影响。

事实上，在电动汽车转换器系统和其他大功率应用中，电容器的自热是一个普遍的问题。

对于谐振电容器，我们通常推荐具有稳定容值及高精度、低功耗的多层陶瓷电容器（MLCC）以防止过热——我们的500V-1kV，4.7nF-39nF的C0G电容器便是这类应用的理想之选。