文章围绕xEV功率电子解决方案展开，分析了电动汽车市场增长趋势、功率电子技术要求及技术趋势，重点介绍了功率器件、Y电容器、吸收电容器和树脂模塑热敏电阻在解决高频噪声、浪涌振铃及高温问题上的应用方案与产品阵容，并提及企业支持相关内容。
一、主要内容介绍
市场增长
电动汽车销售预测
预计到2029年，电动汽车（MHEV/HEV/PHEV/BEV）销售将达约6000万辆，市场年复合增长率（CAGR2022-2029）为22.5%，主要受BEV推动。
功率电子技术市场
随着电动汽车数量增加，功率电子技术市场整体增长，主逆变器是使用量占比居首的应用，其次是DC/DC转换器、车载充电器和升压转换器。
功率电子技术的要求
电动汽车面临的挑战
包括续航里程、车辆价格、空间限制（车内/发动机舱）、性能等方面。
功率电子技术的要求
需满足更高的效率、小型化（低高度）、减轻重量、更高的功率、更高的电压等要求，涉及主逆变器、车载充电器、DC/DC转换器、升压转换器等部件。
技术趋势
SiC功率半导体的应用
应对功率电子技术挑战的解决方案之一是功率半导体演进，主逆变器使用SiC功率半导体可提升效率与续航（BEV电力消耗减少高至10%）、降低电池成本、提高单元设计灵活性（主逆变器体积可减少50%）。
SiC的特性
材料特性优于硅，能实现高电压、高温和高速操作，为电动汽车带来减轻重量、增强功率、延长续航的好处，但面临高温、高压、噪声对策的技术挑战。
SiC路线图与集成功能
预计到2027年，SiC功率半导体将占全部BEV主逆变器的40%，“3合1”电驱解决方案仍是主流，“一体化”解决方案将迅速增长，滑板底盘设计将对供应链产生影响。
高压系统趋势
800V系统越来越受欢迎，到2030年轻型BEV中800V系统渗透率将达30%，SiC是适合800V系统的器件类型，可实现迅速充电、高功率、增加续航里程，但存在高压技术挑战。
Y电容器
高频噪声问题
电动汽车高速开关操作导致高频共模噪声增加，开关节点内电压波动使寄生电容充放电是共模噪声的主要机理，通过FFT分析矩形波形频谱（上升时间4ns(200V/ns)和20ns(40V/ns)、电压800V、开关频率200kHz、占空比50%）可知高速开关操作会增加高频噪声。
低ESLY电容器
Y电容器可抵消共模噪声，OBC和DC/DC转换器等常用经安全标准认证的MLCC和薄膜电容器，电源电路中的Y电容器需满足相关标准绝缘要求，村田可提供多种安规电容器。
传导噪声测量结果示例
采用CISPR25电压法测量，测量系统将相同滤波电路连接到DUT初级侧和次级侧并在屏蔽箱中进行，使用夹具分离共模和差模以测量共模传导噪声，滤波电路特性与LLC电路相同，电感通过电磁场分析计算得出。
CISPR25电压法测量结果
低ESL的电容器噪声遏制效果更强，EVA系列和KCA系列的ESL低于DE6系列和薄膜电容器，噪声遏制效果更出色。
绝缘性能解决方案
电动汽车电池电压升高使绝缘性能要求更高，在800V应用电压工况下相关安全标准要求更长爬电距离，EVA系列具有更长爬电距离（外弯型最小10mm，内弯型最小6.0mm），满足IEC60384-14和IEC60664-1标准，占用空间更小且ESL更低。
总结与建议
低ESLSMD型Y电容器在遏制高频噪声方面效果出色，但在某些情况下替换后效果可能不改善，SMD型是合适解决方案，EVA系列在800V应用电压下是满足爬电距离要求的合适选择，村田可提供EMI设计支持。
产品阵容
EVA系列有1类和2类产品阵容，KCA系列是经过X1/Y2安规认证的线路滤波器用金属端子电容器（如KCA557UMF***L01K，电容值100pF至10000pF，额定电压AC250Vrms和DC1000V，工作温度-55至+125°C，符合IEC60384-14和AEC-Q200标准）。
吸收电容器
浪涌与振铃问题
电动汽车电池电压升高及采用SiCMOSFET导致高VDS浪涌和振铃，MOSFET关断时产生VDS浪涌和振铃，可能导致SiCMOSFET击穿和引起噪声，其机制与杂散电感Ls和SiCMOSFET输出电容COSS之间的反共振频率（fARF=1/(2π√(LSCOSS))）有关。
插入吸收电容
在电路中应用吸收电容可减少VDS浪涌和振铃，与不使用相比，ARF处的Zo幅值、VDS浪涌和振铃幅值均被遏制（如VMAX从1036V降至972V），存在低频波（源自CSNB和Llow之间反共振）和高频波（源自COSS和Lhigh之间反共振）两种反共振频率。
如何遏制浪涌和振铃
指导方针是在反共振频率（ARF）处遏制输出阻抗（Zo），对于低频波，降低Llow和提高CSNB有助于降低输出阻抗；对于高频波，降低Lhigh可降低输出阻抗。
KC3介绍
KC3系列吸收电容器具有高额定电压、高效电容、节省空间的特征，如KC355QD7LF224KH01安装至逆变器可降低关断时的漏源电压（VDS）浪涌，保护MOSFET。
MOSFET评估
采用双脉冲测试（DPT）评估MOSFET的VDS浪涌，低侧MOSFET先关断→导通使ID达到300A，再导通→关断，VDS浪涌源自COSS与Ls之间的共振。
低频波的研究
实验Low1表明降低Llow会导致较低的VDS浪涌（Llow从72nH降至17nH，VDS从1045V降至972V）；实验Low2表明较高的CSNB会导致较低的VDS浪涌（CSNB从270nF增至945nF，低频下输出阻抗降低）。
高频波的模拟
降低Lhigh会导致较低的VDS浪涌，将吸收电容放入功率模块使Lhigh从20nH降至7nH，高频下输出阻抗降低。
总结与建议
KC3系列有助于遏制VDS浪涌和振铃，保护功率模块，对于CDCL设置离功率模块较远（较大Llow）的电路需高电容值吸收电容，CDCL设置较近（较小Llow）的电路建议使用PM内置吸收电容，KC3系列是理想解决方案，村田可提供模拟支持。
KC3系列产品
产品线图示及产品编号相关信息，建议当应用温度超过105°C时对产品进行额定电压降额。
热敏电阻
高温问题
SiC技术发展使结温提高，部分SiC模块额定运行温度超200°C，对内置或周边元件提出高温要求，功率模块中内置的热敏电阻需耐高温，同时DBC板、线键合和板上连接也需满足耐高温要求，需对MOSFET/IGBT进行过热检测。
汽车行业发展路线图
村田正在开发FTI系列，适合用于功率模块内功率半导体温度传感，初代产品（焊接兼容）工作温度较高(175°C)，已开始量产；版本2（银烧结）工作温度较高(200°C)，工程样品预计2025财年第2季度提供，量产预计2028财年。
FTI系列概念
传统热敏电阻需远离半导体安装，FTI系列因绝缘封装改进安装灵活性，可更靠近半导体安装，实现高精度温度传感，通过功率模块温度分布模拟可知其适合安装区域。
FTI系列初代及第一次发布产品概述
初代产品（焊接兼容）树脂模制封装具有高绝缘性，尺寸2012/0805mm/inch，25°C下电阻5kΩ±1%，B常数（25/50℃)3380K±1%，工作温度-55~+175℃，可直接引线键合，采用铝线（直径最大300微米）；第一次发布产品回流焊基板类型为玻璃布环氧树脂PCB，建议回流焊条件为预热160±10°C（1到2分钟）、回流焊240~270°C（20秒），粘附强度剪切力17.7N，电气连接采用线键合，绝缘电阻施加电压3.5kV，符合AECQ-200Rev.E，气候耐受性和机械强度良好。
FTI系列SMD类型与银烧结类型
SMD类型为第一次发布产品，银烧结类型为第二次发布产品，内部结构优化以适应烧结环境，工作温度可达200°C。
FTI相较于传统SMD热敏电阻的优势
可安装在更近位置，实现更迅速准确的半导体温度检测，响应测试表明其响应更快，采用树脂封装提供高绝缘电阻，增加基板布局灵活性，有助于基板小型化。
村田热敏电阻PRM及NCU系列
村田在汽车市场开发高精度和小型化热敏电阻产品，FTI系列外，还包括在高温区域实现高精度温度检测（B常数严格公差±0.5%）的产品；针对汽车市场的高精度NCU系列在高温范围内实现高精度温度检测，部分产品R±1%,B±0.5%，部分R±0.5%,B±0.5%，具有价格吸引力。
章节主要内容如下——
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