作者：Pete Bartolik

投稿人：DigiKey 北美編輯

電動汽車運營商不必擔心充電效率和熱穩定性，他們只要求高度可靠的交通，每次充電后的續航里程最長，維護和維修工作最少。制造商希望車載充電器 (OBC) 的體積盡可能縮小。這一目標越來越多地可以通過具有 C0G 特性的多層陶瓷電容器 (MLCC) 實現。

C0G 也稱為 NP0，是一種 1 類電介質陶瓷電容器，電容極其穩定：變化接近零，最大允許誤差為 ±30 ppm/°C。這一特性使其具有卓越的運行性能，不會因溫度、電壓或使用年限而發生太大變化，非常適合精密電路和諸如電動汽車 OBC 等性能可靠的應用。相比之下，諸如 X7R 等二類 MLCC 的漂移為 ±15%，而薄膜電容器工作時的漂移通常為 ±2%。

OBC 是高壓 AC/DC 轉換器，用于安全高效地通過電網為電動汽車電池充電。C0G MLCC 憑借在電源轉換和電磁干擾 (EMI) 濾波方面的高精度、高穩定性功能而備受推崇。這類電容器可用于 LLC 振蕩電路、電壓瞬態緩沖吸收電路、高頻 EMI 抑制濾波器、對直流偏壓敏感的控制電路以及柵極驅動器和輔助電源。

目前，電動汽車 OBC 的輸出功率通常為 22 kW，因此用于諧振電路功能的電容器必須能夠承受高電壓且損耗高低，從而以緊湊的外形承受更高的功率密度。電容器在確保系統總效率和可靠性方面具有舉足輕重的作用，因此 C0G MLCC 成為一種極具吸引力的設計選擇。

C0G 的優勢

在這些應用中，具有 C0G 特性的 MLCC 與傳統薄膜電容器相比具有關鍵優勢。MCC 可顯著減少安裝面積、抑制發熱和提高傳輸效率的優勢，設計人員可以充分發揮這些優勢，設計出更小、更強大的 OBC。

OBC 功率級的開關動作會產生電磁干擾，而碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等寬帶隙 (WBG) 半導體材料會進一步放大電磁干擾。這些材料可實現超高速開關動作和高效率，但也會產生陡峭的瞬態電壓。這種瞬態電壓通常被稱為高電壓隨時間變化 (dv/dt) 事件，可超過 50 kV/μs，遠高于傳統的硅 MOSFET 設計。

具有 C0G 特性的 MLCC 本質上具備固有穩定性、無壓電效應，且在高頻應力下不易發生熱漂移或電漂移。這類電容器具有出色的脈沖處理能力和低 ESL，非常適用于緩沖電路和共模濾波。

C0G MLCC 具有極低的耗散因數和高品質因數 (Q) 電容。這種組合確保了最小的能量損失和穩定的諧振特性，從而可降低熱應力，提高功率密度。與 X7R/X5R II 類電介質 MLCC 相比，這種電容器具有更出色的電氣穩定性，可實現零壓電噪聲并確保高 Q 值性能，這對高頻開關應用來說是至關重的。

在緩沖網絡和 EMI 濾波器中，高 Q 值器件有助于確保精確的阻抗特性，從而增強瞬態抑制和噪聲濾波效果。對于射頻系統和精密模擬電路而言，高 Q 值支持窄帶選擇性和信號完整性，從而實現更精確的濾波和頻率控制。

由于等效串聯電阻 (ESR) 比薄膜電容器低，因此可減少自熱，進而延長使用壽命。此外，由于減少了組件數量，使用 C0G MLCC 可延長 OBC 應用的平均無故障時間 (MTTF)。

C0G MLCC 可提升充電體驗、增強車輛可靠性以及整體品質感，從而顯著影響電動汽車駕駛者和車主的用車體驗。C0G MLCC 有助于保障極端工況下的熱穩定性，提升能效表現與續航能力，確保低 EMI 的平穩靜音運行，為駕駛者創造安心無憂的行車體驗。

OBC 的設計考慮因素

C0G MLCC 集穩定性、低損耗和緊湊外形于一體，是高速、高精度電路的理想之選。但是，在決定使用 C0G MLCC、X7R MLCC 還是薄膜電容器時，設計人員還需要進行權衡。

薄膜電容器的電容更大，可用于高電壓和儲能應用，但通常成本較高，體積較大（圖 1）。與薄膜替代品相比，X7R MLCC 結構更緊湊，成本更低，但其電容在 DC 偏壓下會受到很大影響，而且需要降額才能確保電壓穩定。

圖 1：典型 600 V 薄膜電容器（左）和 3225 封裝高電壓 C0G MLCC 的外形尺寸對比。(圖片來源：TDK Corporation）

C0G MLCC 與 X7R 相比價格略高，但能確保穩定性更高、性能更優，且無需降額。組件總數量方面的減少至少可以部分地抵消成本差異，從而降低材料總成本。

對于電動汽車 OBC 或其他對功率敏感的汽車系統，使用 C0G MLCC 進行設計時必須謹慎選擇組件。供應商提供的規格可能相似，但 ESR、ESL 和結構方面的差異會影響電路調節。切勿隨意混用供應商的器件，必須通過工作臺測試或仿真來驗證所選器件是否合適。

在許多應用中，C0G MLCC 正在取代薄膜電容器和 X7R MLCC，例如為 OBC 和其他關鍵應用提供高效、高性能功率轉換的諧振電路。集超穩定性、微型化和高電壓于一體，使得這些器件成為極具吸引力的設計選擇。

TDK 的高電容 C0G MLCC

2025 年，[TDK Corporation]將其 [CGA（汽車級）系列]和[ C（商業和工業級）系列] 表面貼裝 C0G MLCC 的電容值增大至 10 納法拉 (nF)，據信這是業界額定電壓為 1,250 V 的電容產品中電容最高的一種。這種電容器采用 3225（3.2 x 2.5 x 2.5 mm）盒裝。相比之下，TDK 的高壓 X7R 器件體積較大，最高電壓僅為 630 V。

[C3225 和 CGA6P C0G 系列產品線] 采用優化型產品和工藝設計，實現了耐高壓性能。這兩個系列均采用了 3225 外形，因此設計人員可以利用它們來減小串聯安裝中 MLCC 的物理尺寸和數量（圖 2）。

圖 2：使用薄膜電容器、較低電壓 MLCC 和較高電壓 MLCC 的類似電容器組所需安裝面積的比較。(圖片來源：TDK Corporation）

與替代品相比，TDK C0G MLCC 經過優化，減少了發熱，從而可以延長使用壽命并提高可靠性。這種電容器非常適合汽車和商業應用中的諧振和緩沖電路、DC/DC 轉換器以及無線充電應用。

TDK 的電容器緊湊尺寸，使設計人員能夠為新一代汽車提供更小、更高效的符合 AEC-2000 標準的應用。這種電容器的溫度范圍為 -55 至 125°C，可確保在熱沖擊、振動和溫度循環等惡劣條件下確?？煽康男阅?。

[CGA6P1C0G3B103G250AC] 汽車級 MLCC 的電容為 10 nF，公差為 ±2%。C0G 電介質具有出色的溫度穩定性，可承受發動機艙的高溫和振動。這種材料在高電壓諧振和緩沖電路中特別有用，例如電動汽車充電系統和電力電子設備中的諧振和緩沖電路。[CGA6P1C0G3B103J250AC] 具有相同的電容，但公差為 ±5%。

C3225 器件具有相同的封裝和溫度范圍特性，但成本更低，專為更溫和、管制更少的商業和工業環境而設計。與 CGA6 系列中的同類產品一樣，[C3225C0G3B103G250AC] 采用相同的 3225 封裝，提供 10 nF 電容和 1,250 V 高額定電壓，電容容差為 ±2%，適合精密應用。[C3225C0G3B103J250AC] 的電容為 10 nF，公差為 ±5%。

結語

設計人員可以放心地使用 C0G MLCC 替代較大的薄膜或電解電容器，簡化電路板布局，并提高新一代電源和汽車系統的系統可靠性。TDK 的商用級 C3225 和汽車級 CGA6P C0G MLCC 為高電電壓、高可靠性應用提供了極具吸引力的選擇，其緊湊型封裝和電容處于行業領先水平，并具有超凡的穩定性。