近距离了解电动汽车中的直流滤波电容

在电力电子技术中，整流是将交流电（AC）转换为直流电（DC）的电能转换形式。在交流信号进入由功率二极管组成的整流电路后，产生的原始整流波形发出一系列具有显著波纹的半正弦波。为了最大限度地减少直流电压的脉动，需要将直流滤波电容放置在整流器输出端且负载并联。当整流器电压上升时，电容器像蓄水池一样充电并储存能量；当整流器电压下降时，电容器随之放电，大大降低了纹波电压。

图1. 整流和直流滤波电容对电压的影响(来源：Electronics Club, link: https://electronicsclub.info/powersupplies.htm)

在电动汽车（EV）领域，直流滤波电容通常用于车载充电器（OBC），它负责将来自电网的交流电转换为直流电，为车辆的电池充电。如图2a所示，该过程包含以下几个步骤：

• 第1步：抗电磁干扰（EMI）滤波器通过吸收交流线上的干扰讯号来保护车辆的电子设备。
• 第2步：整流器使用功率二极管将交流电压转换为直流电压。
• 第3步：功率因数校正（PFC）会规范电源的输入电流，使效率最大化并减少谐波。
• 第4步：产生的直流电压被调高或调低，以便为电池提供合适的直流电压等级。

图2a. OBC子系统的功能块


图2b. OBC的交流/直流阶段的简化原理图

在图2b中，直流滤波电容Cs置于整流器之后，被用作PFC输入电容器。为了处理小型车辆使用的3.3千瓦至7.7千瓦的电网电能，该电容器必须具有相对较高的容值，范围在微法拉之间。我们通常推荐楼氏电容（KPD）的大容值、小尺寸的多层陶瓷电容器（MLCC），如配备了FlexiCap™柔性端头的StackiCap™系列产品（205V-2kV / 0.1μF-1μF / X7R）。

直流滤波电容在当今需要电源整流的汽车电子应用中发挥着至关重要的作用，因此，找到符合AEC-Q200标准和其他汽车行业标准的适配元件非常重要。