電子行業(yè)最持久的趨勢之一是小型化。電力電子設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)是通過使用WBG半導(dǎo)體器件來提高轉(zhuǎn)換效率。WBG 器件可以在高開關(guān)頻率和高溫下工作。它們的使用可以減小無源元件的尺寸，帶來整體更緊湊的設(shè)計(jì)，并增加轉(zhuǎn)換器的功率密度，從而使小型化成為強(qiáng)制性的。WBG器件還以極高的電壓壓擺率運(yùn)行，產(chǎn)生更多的高頻發(fā)射。

對于設(shè)計(jì)人員來說，滿足監(jiān)管機(jī)構(gòu)的排放要求變得越來越復(fù)雜，并且EMI 抑制電容器發(fā)揮關(guān)鍵作用。它們需要小型化，但同時(shí)滿足關(guān)鍵電氣和環(huán)境條件下的高可靠性要求。

如果電子元件要求越來越小型化，那么與最新市場趨勢相關(guān)的大多數(shù)應(yīng)用都面臨著在惡劣環(huán)境條件下運(yùn)行而不影響可靠性和長壽命的挑戰(zhàn)。

一個(gè)完美的例子是下面的車載充電器（OBC）應(yīng)用。

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設(shè)計(jì)師需要確保他們的產(chǎn)品通過THB評估。排放認(rèn)證遇到了一些挑戰(zhàn)。在板載充電器等一些應(yīng)用中，輸入級需要許多EMI電容器來滿足發(fā)射要求。在這些應(yīng)用中，空間總是有限的，設(shè)計(jì)人員正在尋找滿足AEC-Q200和THB最高等級要求的小型化電容器。

R53 在惡劣環(huán)境條件下的能力

電子行業(yè)中公認(rèn)的有源和無源元件加速壽命測試標(biāo)準(zhǔn)是溫度-濕度-偏置（THB）測試，在交流或直流偏置條件下，其水平為85°C和85%相對濕度。多年來，各行各業(yè)（包括汽車、能源、消費(fèi)和工業(yè)）的設(shè)計(jì)師一直使用該測試來確定其最終產(chǎn)品在惡劣氣候條件下運(yùn)行長達(dá) 25 年的可靠性。最近，THB測試已被公認(rèn)為EMI抑制膜電容器的IEC標(biāo)準(zhǔn)。電容器制造商必須指明其認(rèn)證解決方案的THB類別。

下表顯示了每個(gè)IEC標(biāo)準(zhǔn)的不同溫度-濕度-偏差（THB）測試條件。

表 1：60384-14 Am. 1 Ed.4 固定電容器，.2 濕度魯棒性等級

表 2：電容、耗散因數(shù)和絕緣電阻要求

基美特R53 X2 系列超越以前的解決方案，符合 IEC-60384-14 濕度穩(wěn)健性測試，符合 IIIB 類分類。R53 在其額定交流 （1 Vac） 和直流 （000Vdc） 電壓下，在 85°C 和 85% 相對濕度下的加速壽命測試中可實(shí)現(xiàn) 310，560 小時(shí)。

R53應(yīng)用示例

在以下示例中，我們分析了 X2 額定電容器對 3 相 11 kW OBC 輸入 EMI 濾波器的要求。客戶設(shè)計(jì)了一個(gè)具有九個(gè)X2電容器的多級輸入EMI濾波器。

每個(gè)電容所需的電容為4.7 μF。在工作期間，施加在電容器兩端的電壓為 240 Vac，50 Hz。

工作期間，最高環(huán)境溫度為100°C，頻率為2 kHz時(shí)紋波電流為60 A。

由于需要高可靠性，客戶需要符合AECQ-200和THB IIIB級標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。電容的容差要求為±10%。

另一個(gè)要求是游離或低鹵含量的解決方案。R53 X2 310 Vac 系列是此應(yīng)用的理想選擇。更準(zhǔn)確地說，PNR533R447000P2K滿足電容、容差要求，鹵素含量低。

要驗(yàn)證 R53 解決方案的當(dāng)前功能，客戶可以使用 KEMET 在線仿真工具，凱西姆.根據(jù)最壞情況的應(yīng)用場景，環(huán)境溫度可以設(shè)置為100°C。

如下面的KSIM紋波電壓和電流圖所示，R533R447000P2K的紋波電流能力在2 kHz頻率和60°C環(huán)境溫度下超過了設(shè)計(jì)要求的100 A值。

此外，必須強(qiáng)調(diào)的是，R53解決方案占用的PCB面積比競爭對手的類似解決方案少25%。請參閱下面的比較圖。

總結(jié)

在上面的例子中，我們分析了R53系列如何以比競爭對手更小型化的尺寸滿足最高的THB等級。這些關(guān)鍵特性在電路板空間占用方面為設(shè)計(jì)人員帶來了顯著優(yōu)勢。此外，R53 AEC-Q200 認(rèn)證使該系列成為汽車應(yīng)用的理想 EMI 抑制解決方案。

審核編輯：郭婷