节省空间的HVArc Guard电容器适用于无源缓冲电路

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节省空间的HVArc Guard电容器适用于无源缓冲电路

很多无源器件都可以用来制造无源缓冲电路,用于吸收功率开关电路中电抗的能量。缓冲电路可以钳位脉动噪声,或者减少关断时的功率损耗,其另一个应用是减少峰值开关电压。缓冲电路对于提高大多数开关半导体电路的效率都是至关重要。

在设计缓冲电路时,有几种不同的无源器件可供选择。如在高脉冲的应用中,薄膜聚丙烯电容器常常被用作控制电压上升速率(dV/dt)的缓冲电路。在设备启动过程中,标准的高电压MLCC电容器(多层陶瓷电容器)同样可以当作缓冲电路来使用,将电压钳位到某个固定水平上。MLCC电容器也可以用来钳位有害的瞬态电压。这些电容器都可以钳位双极管或MOS管等半导体开关器件上有害的瞬态电压。

这些电容器的缺点是尺寸较大。薄膜电容器带有引脚,并需要在电路板上进行通孔安装,会占用很大的电路板空间。迄今为止,390pF、1kV的高压MLCC电容器只有1812尺寸的产品。

新的HVArc Guard高压MLCC电容器就没有这些限制。这种电容器将高击穿电压、低阻抗和宽工作频率范围特性集于一身,而尺寸则只有0805大小。设计工程师可以在保持各种中、高压缓冲电路相同的电容量和电压等级的同时,减少电容器的占板空间。

小尺寸的好处

HVArc Guard表面贴装MLCC电容器的尺寸很小,非常适合缓冲电路。对应用中需要缓冲电容器或电容器的高压逆变器部分,这种电容器的高电压击穿性能尤其有用。事实上,HVArc Guard MLCC电容器的击穿电压比类似的标准高压电容器高两倍以上。

优良的浪涌抑制能力

Vishay对HVArc Guard电容器进行了一系列的浪涌测试,基本的浪涌波形如下。施加到HVArc Guard电容器上的脉冲的上升时间只有2μs。
 
    在X7R和NP0 HVArc Guard电容器上的浪涌测试结果见下表。
波形 C0G(N0P)HVArc Guard X7R HVArc Guard
1.2μs×50μs 1650V 500V
10μs×700μs 1800V 1200V
10μs×160μs >1500V 1200V

用HVArc Guard设计缓冲电路

在功率电路的开启和关断循环过程中,常用简单的无源R-C缓冲电路来消耗能量和钳位电压。例如,在采用高压MOSFET做为开关设备的应用中,在MOSFET工作期间会产生漏源极电压阶跃这样的快速变化,这些变化会在MOSFET的栅极产生电压瞬态噪声。在源漏极之间接上一个电容器做为缓冲器,可以旁路掉有害的开关噪声。

在这些应用中,HVArc Guard MLCC电容器所需的占板面积要比标准的高压电容器少得多。下图是用于图腾柱式MOSFET电路的缓冲电路示例。


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