簡介

飛跨電容器多電平轉(zhuǎn)換器能使用額外的電容器生成額外的（中間）電平（超出直流支撐電容器生成的兩個(gè)電平）、從而能根據(jù)相連接的半導(dǎo)體開關(guān)結(jié)構(gòu)的開關(guān)狀態(tài)浮動到不同的電勢、因此它們被稱為“飛跨電容器”。
一旦被充電到合適的電壓（比如直流支撐電壓的一半）時(shí)、它們可在下半個(gè)開關(guān)周期時(shí)間內(nèi)充當(dāng)一種“電壓源”、從而提供額外的電平。
此類電容器必須保持恒定電壓并暴露在高紋波電流和開關(guān)頻率下、因此仔細(xì)選擇適合苛刻應(yīng)用的元件非常重要。
在下文中，我們將通過某些設(shè)計(jì)示例來介紹、并給出一些元件選型建議。

應(yīng)用條件

本文中我們假設(shè)飛跨電容器的波紋電壓上限ΔUFC = 80 Vpp、開關(guān)頻率fSW = 16 kHz、最大峰值電流Ipeak = 60A。
因此、飛跨電容器所需的電容為CFC = 24µF，可通過公式計(jì)算。
(參考：Vincotech的技術(shù)論文《飛跨電容器升壓器的優(yōu)勢和操作》)
環(huán)境溫度應(yīng)為60°C、假定功率模塊的發(fā)熱不會明顯影響飛跨電容器。產(chǎn)生的熱量主要通過PCB散發(fā)、其他少許熱量也通過自然對流散發(fā)到靜止的空氣中。
對于此類應(yīng)用、可以考慮不同的電容器技術(shù)。下文中、我們將通過對比TDK的薄膜電容器和CeraLink®電容器技術(shù)來深入闡述。

用于PCB的薄膜電容器

TDK的電容器系列涵蓋不同的電壓和電容范圍、能滿足主流客戶的各種直流支撐應(yīng)用需求。它們的物理結(jié)構(gòu)各異、具有2到4個(gè)引腳和不同的引線間距選項(xiàng)、并且增強(qiáng)了某些電氣特性、比如較低的自感和較高的共振頻率。其具有一系列優(yōu)異性能、比如：能量密度、波紋電流、高達(dá)125°C的環(huán)境溫度和濕度防護(hù)等級。上述功能特性加上較長的使用壽命（>10萬小時(shí)）和穩(wěn)定的電容值，使得這類電容器非常適合高頻開關(guān)應(yīng)用。
有關(guān)電容器選型、建模數(shù)據(jù)和應(yīng)用模擬、請登錄我們的官網(wǎng)使用CLARA（電容器壽命和額定值計(jì)算應(yīng)用程序）工具。

CeraLink®電容器

作為緊湊型電容器系列的一員、CeraLink®廣泛用于穩(wěn)定直流支撐和緩沖器應(yīng)用中的電壓。它們采用新的獲得專利的反鐵電陶瓷材料技術(shù)、電容值會隨著電壓的升高而增加。CeraLink®旨在為工程師提供緊湊型元件、并專門針對快速開關(guān)轉(zhuǎn)換器（比如SIC/GaN）而優(yōu)化。這類轉(zhuǎn)換器通常都具有非常緊密的空間需求并且要承受高達(dá)150°C的工作溫度。
請注意、CeraLink®的電容行為是非線性的、并且針對直流偏置和升溫環(huán)境應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。如需了解更多信息，請參閱我們的《技術(shù)指南》或使用我們的模擬工具箱。
在高達(dá)600 VDC的直流偏置水平和80 Vpp的疊加紋波電壓的條件下、CeraLink® FA10 700V型電容器能在25型電容器通?？稍?5-60°C的溫度范圍內(nèi)提供4 µF有效電容。

薄膜電容器和CeraLink®電容器的比較

我們在下表中比較了兩個(gè)適用電容器解決方案的幾何形狀和電氣性能。若無空間限制、薄膜電容器解決方案在成本和元件數(shù)量方面更具優(yōu)勢、因?yàn)橹恍枰粋€(gè)或數(shù)個(gè)元件就能滿足所需的電氣需求。若對解決方案的總高度有限制或通孔技術(shù)不可用的情況下、可以選擇CeraLink®技術(shù)。此外、如果對電流能力或開關(guān)頻率也有更高的要求、則CeraLink®具有更多明顯的優(yōu)勢。

參數(shù)

單位

薄膜電容器 (B32774H9825K000)**

CeraLink®電容器FA10 (B58035U7505M001)

寬度（最大值）	[mm]	22.0	7.8
高度（最大值）	[mm]	36.5	9.6
長度（最大值）	[mm]	31.5	30.5
體積	[cm³]	25.3	2.3
著陸墊寬度	[mm]	-	10.7
著陸墊長度	[mm]	-	31.0
占板面積	[cm²]	6.9	3.3
重量	[g]	29.8	11.5

電容	[µF]	8.2	4
單位面積的電容	[µF/cm²]	1.18	1.21
單位體積的電容	[µF/cm³]	0.32	1.74
電流能力	[ARMS]	14.5	16.0 *
額定電壓	[Vdc]	800	700

所需電容器總數(shù)	[件]	3	6
方案的總占板面積	[cm²]	20.8	19.8
方案的總體積	[cm³]	75.9	13.8
方案的總重量	[g]	89.4	69.0
總電流能力	[ARMS]	43.5	96 *

 優(yōu)勢

安裝技術(shù)

通孔

表面安裝

* 在16kHz和65°C的環(huán)境溫度下，設(shè)備溫度為150°C，無強(qiáng)制冷卻。
** 符合預(yù)期的配置：在65°C環(huán)境溫度下連續(xù)使用> 200000個(gè)小時(shí)。

參數(shù)

單位

薄膜電容器 (B32774H1335K000)**

CeraLink電容器FA10 (B58035U7505M001)

寬度（最大值）	[mm]	19.0	7.8
高度（最大值）	[mm]	30.0	9.6
長度（最大值）	[mm]	31.5	30.5
體積	[cm³]	17.9	2.3
著陸墊寬度	[mm]	-	10.7
著陸墊長度	[mm]	-	31.0
占板面積	[cm²]	5.9	3.3
重量	[g]	20.3	11.5

電容	[µF]	3.3	4
單位面積的電容	[µF/cm²]	0.55	1.21
單位體積的電容	[µF/cm³]	0.18	1.74
電流能力	[ARMS]	11.8	22 *
額定電壓	[Vdc]	1100	700

所需電容器總數(shù)	[件]	4	3
方案的總占板面積	[cm²]	23.6	9.9
方案的總體積	[cm³]	71.6	6.9
方案的總重量	[g]	81.2	34.5
總電流能力	[ARMS]	47.2	66 *

 優(yōu)勢

安裝技術(shù)

通孔

表面安裝

* 在32kHz和65°C的環(huán)境溫度下，設(shè)備溫度為150°C，無強(qiáng)制冷卻。
** 符合預(yù)期的配置：在65°C環(huán)境溫度下連續(xù)應(yīng)用> 88000個(gè)小時(shí)。

結(jié)論

飛跨電容升壓器是光伏逆變器應(yīng)用的高效率低成本解決方案。 主要優(yōu)點(diǎn)是支持倍頻、降低半導(dǎo)體電壓、降低電壓/電流紋波、抑制開關(guān)損耗和減少EMI產(chǎn)生。
TDK具有豐富的電容器技術(shù)，可提供廣泛的產(chǎn)品陣容滿足各種應(yīng)用的電容和電壓值需求。點(diǎn)擊產(chǎn)品類型可查看詳細(xì)信息。

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