近年安装在电动汽车上的车载充电器 （On Board Charger，以下简称OBC）的输出功率越来越高，有的机种输出功率会达到22KW。为了在输出功率增加的情况下保持OBC本身的尺寸不被增大，设计本身仍需紧凑。因此在谐振电路中也需要用到比传统产品更耐高功率密度的高耐压、低损耗的电容器。
为了满足这一需求，TDK新推出了一系列额定电压为1250V C0G特性的车载等级MLCC。
接下来我们将通过LLC谐振转换器中谐振电容器的示例，来介绍1250V C0G特性的MLCC。
为什么 MLCC 是谐振电路电容器的选择？
它具有以下特点，适合在车载 OBC和无线充电的谐振电路中作为谐振电容使用。
·高容许电压和容许电流
o可以用较少的数量组成谐振电容，有利于小型化。
o
·C0G特性：即使温度变化或施加DC/AC电压，静电容量的变化也很小。
o可以保持谐振频率恒定并实现稳定的能量传输特性。此外，由于损耗低，因此可以抑制发热并提高传输效率。
o
·满足 AEC-Q200的车载品质
o本产品符合 AEC-Q200 标准（汽车电子元件可靠性测试和鉴定标准的标准。）o
·公差有两种类型：J 公差 （±5%） 和 G 公差 （±2%）。
o通过高精度谐振，有助于提高传输效率。
评估目的
LLC 谐振转换器作为高效 DC/DC 转换器，被广泛用于车载 OBC等用途中。 LLC 谐振转换器中使用的谐振电容器会承受单颗电容器难以承受的高电压和电流。 因此，需要将电容器以多颗串联·多颗并联方式使用，使其承受的电压电流均在规定范围内。 使用容许电压较高的电容，不仅可减少串联数量，还能用更少的并联数量达到需要的静电容量。
在本解决方案指南中，我们将介绍通过使用额定电压为 1250V 的 MLCC来实现谐振电容整体发热的减少和小型化的。
评估电路配置（LLC 谐振转换器）
图 1 显示了用于评估全桥 LLC 谐振转换器的电路图。
谐振电容器 Cr 的容值为 50 nF，配置电容器组，使其容许电压和容许电流均在规格范围内。将薄膜电容更换为陶瓷贴片电容并评估以下项目。
LLC 转换器工作条件
输入电压 Vin
输出电压 Vo
输出功率 Po
工作频率 Fsw
谐振电容 Cr
：400V
：475V
：4.3kW
：133kHz
：50nF
要评估的电容器
薄膜电容器
MLCC（C0G 特性、额定电压：630V）
MLCC（C0G 特性、额定电压：1250V）
评估项目
工作波形
谐振电容器的表面温度
安装面积、产品高度
■评估电路
全桥 LLC 谐振转换器
■工作条件
Vin = 400V
Vo = 475V
Po = 4.3kW
Fsw = 133kHz
Cr = 50nF
调整电容类型和组成来评估(请参照表1)
图 1. 评估电路（全桥 LLC 谐振转换器）
A 公司 薄膜电容器
TDK MLCC（C0G/630V）
TDK MLCC（C0G/1250V）
外观
单颗电容规格
品名
-
CGA5L4C0G2J103J160AA
CGA6P1C0G3B103J250AC
工作波形比较--相当于薄膜电容
图 2 显示了 LLC 谐振转换器运行时施加到电容器组的电压和电流。
可以看到即使更改了电容器组的配置，其施加的负载也是相同的。
薄膜电容器（10nF）
MLCC（C0G/630V/10nF）
MLCC（C0G/1250V/10nF）
配置
2个串联 10个并联 50nF
2个串联 10个并联 50nF
1个串联，5个并联，50nF
工作波形
电压
882Vpp
880Vpp
880Vpp
电流
12.9Arms
12.8Arms
12.7Arms
图2. 工作波形的比较
谐振电容器表面温度的比较 - 可以减少发热
图 3 显示了 LLC 谐振转换器工作期间电容器组的表面温度。
由此可见，MLCC 的发热几乎相同，但薄膜电容器的自发热比 MLCC 大。
这是因为C0G特性的MLCC的ESR要比薄膜电容的ESR更小，从而抑制了自发热。通过使用MLCC可实现以更少的贴装面积处理高功率。
薄膜电容器（10nF）
MLCC（C0G/630V/10nF）
MLCC（C0G/1250V/10nF）
外观
热成像
贴装面积·产品高度的比较-贴装面积减97%！
图 4 展示了不同电容器组之间的贴装面积比较·薄膜电容器与 MLCC （C0G/630V） 相比，即使使用数量相同，由于MLCC尺寸较小，可减少90%的贴装面积。
·MLCC （C0G/1250V） 的额定电压更高，可以减少串联数量。 因此，即使容值相同，MLCC （C0G/1250V）规格也能用更少的数量达到谐振电容的目标容值50nF。
因此，与 MLCC （C0G/630V） 规格相比， MLCC （C0G/1250V）规格可实现减少77%的贴装面积。
图 4. 电容器组
图 5 显示了产品高度的比较。 通过将薄膜电容器替换为 MLCC，可以缩小尺寸并减少安装表面。
图5. 产品高度比较
总结
在本解决方案指南中，我们以 LLC 谐振转换器中的谐振电容器为例，介绍使用额定电压为1250V 的C0G特性MLCC可以实现减少整体发热和小型化。
·即使改变组成电容器组的电容（将薄膜电容替换为MLCC），工作波形也几乎相同。
·通过用MLCC替代薄膜电容器，可以减少贴装面积、降低高度、减少表面贴装和自发热。
·此外，通过使用额定电压为1250V的C0G特性MLCC，可以在满足允许电压和允许电流的同时减少使用数量和贴装面积。
基于上述结果，使用高耐压MLCC可以在小面积内处理高功率，有助于实现高输出型OBC的小型化。
产品阵容
TDK新推出了额定电压为1250V的C0G 特性的车载等级MLCC。
和传统产品相比，其容许电压和容许电流更高，容值随着温度变化和DC/AC电压变化的波动小，很适合作为谐振电容用于谐振电路中。
有两种公差可供选择：±5% 和 ±2%。
点击产品阵容的NEW可以确认各个产品的详细数据（默认公差±5%）选择谐振电容器的注意事项有哪些？
随着使用频率的变化，MLCC自身可承受的容许电压、容许电流也会改变（图 7）。 选择谐振电容器时，请参考产品中心内各产品页面上的容许电压图和电流容限图，并调整电容的串并方式，确保施加到电容器上的电压和电流都不超过允许的电压和电流。
容许电压图和容许电流图是根据以下条件创建的。
·假设施加到 MLCC 上的电压和电流波形为单一频率的正弦波。
·自发热温度的评估环境是在室温、自然对流条件下。
·安装MLCC的电路板对于所施加的电流具有足够的散热能力，并在自然对流下的热平衡状态下进行评估。
·满足上述条件，保证MLCC的自发热温升为20°C以内的前提下，确定允许电压和允许电流。
·此数据仅供参考，不保证可靠性。
允许的电压和电流数据可以从以下 ZIP 文件。
CGA6P1C0G3B103J250AC
图7. 电容的容许电压图和容许电流图的示例
