L'elettrificazione dei veicoli comporta requisiti speciali per i componenti passivi coinvolti: oltre alle certificazioni AEC-Q200, PPAP e IATF, tali dispositivi devono garantire elevata affidabilità e resistenza. Infine, qualsiasi soluzione deve essere ottimizzata in termini di costi e ne deve essere disponibile una seconda fonte sul mercato.
Il sistema di ricarica integrato (OBC, On-Board Charger) converte la corrente alternata prelevata dalla rete elettrica in corrente continua adatta alla batteria. È racchiuso in un alloggiamento in alluminio per soddisfare gli standard di sicurezza e garantirne la protezione da sporco, umidità o nebbia salina. I requisiti minimi sono solitamente intervalli di temperatura compresi tra -40 °C e +85 °C.
Il tipico diagramma a blocchi di un OBC si compone di 4 stadi principali:
• Filtro per interferenze elettromagnetiche (EMI)
• Correzione del fattore di potenza (PFC)
• Dispositivo di risonanza
• Filtro di uscita
Stadio del filtro per interferenze elettromagnetiche (EMI)
Il filtro EMI, chiamato anche filtro di soppressione EMI, intercetta il rumore proveniente dall'alimentazione di rete e fornisce protezione dagli effetti negativi delle interferenze elettromagnetiche. Questi filtri estraggono qualsiasi corrente indesiderata condotta attraverso cavi o cablaggi, consentendo alle correnti utili di fluire liberamente. I filtri EMI che sopprimono il rumore dalla corrente della rete elettrica sono anche chiamati filtri EMI della linea di potenza. I filtri EMI contengono condensatori X e Y e diffusori modalità comune.
YAEGO offre diverse soluzioni certificate come le serie R52 o R47-V057 quali condensatori X e le serie R41T o SMP253 quali condensatori Y. A seconda della serie, la temperatura massima tollerata è pari a 100 °C o superiore.
I diffusori modalità comune nei filtri EMI devono essere in grado di trasportare correnti elevate di 35 A o più, a seconda della tecnologia. In genere, in questi progetti vengono utilizzati induttori a bobina MnZn. Grazie all'elevato intervallo di temperatura di 150 °C, la serie di diffusori modalità comune SC di YAGEO può trasportare correnti elevate con perdite minime. A seconda delle esigenze del cliente, per questo dispositivo è disponibile una versione orizzontale, una a basso profilo o una versione verticale che occupa meno spazio sulla scheda.
Stadio della correzione del fattore di potenza (PFC)
Lo stadio PFC gestisce le differenze di potenza dovute al cambio di frequenza. Include anche un condensatore DC Link per stabilizzare la tensione CC della PFC in uscita. Questo stadio può essere suddiviso in due funzioni principali: lo stadio PFC vero e proprio seguito da un condensatore DC Link.
Lo stadio PFC include una funzione di rilevamento della corrente, che può essere eseguita con resistori o shunt di rilevamento della corrente. Le serie di shunt YAGEO (PE, PA o PU) offrono un'ampia gamma di dimensioni dell'alloggiamento e resistenze, con potenza fino a 36 W. Grazie alla struttura del dispositivo, per alcune serie è possibile una temperatura d'esercizio pari a 275 °C. L'induttore PFC ad alta potenza è la parte più importante dello stadio PFC. YAGEO offre un'ampia varietà di induttori Pulse Electronics. Inoltre, nello stadio PFC sono necessari dei condensatori. Per soddisfare i requisiti di frequenza della tecnologia wide-bandgap, i condensatori ceramici possono essere una soluzione perfetta.
L'altra funzione importante dello stadio è il condensatore DC Link. In questo caso, è possibile scegliere fra tre diverse tecnologie di condensatori: dispositivi elettrolitici in alluminio, a film o in ceramica.
I condensatori elettrolitici in alluminio offrono un'ampia gamma di prodotti fino a 1000 µF e sono utilizzabili per correnti di ripple elevate. La serie ALA di YAGEO offre prodotti Snap-In THT con elevata resistenza alle vibrazioni (fino a 20 G) e una durata di più di 10.000 ore alla massima temperatura. Come versione rettangolare, YAGEO offre l'innovativa serie ALR, dotata di un'efficienza volumetrica ideale e di una resistenza alle vibrazioni fino a 40 G.
La serie di condensatori a film DC Link C4Ax THT è disponibile anche in un'ampia gamma fino a 210 µF e con prodotti per temperature elevate, pari a 125 °C o, se necessario, fino a 135 °C. YAGEO offre prodotti appositamente progettati per ambienti difficili, che garantiscono correnti di ripple elevate e intervalli di tensione superiori a 1000 V.
Nella tecnologia SMT è possibile scegliere come condensatori DC Link anche dei condensatori ceramici. È possibile scegliere un banco di condensatori composto da vari MLCC o singoli chip come la serie KC-Link, il primo MLCC di Classe 1 disponibile sul mercato per correnti fino a 15 A. Questa serie è la soluzione migliore soprattutto nel caso di alte temperature o applicazioni ad alta frequenza. Se è necessario risparmiare spazio sulla scheda, YAGEO offre l'esclusiva tecnologia KONNEKT per combinare un massimo di 4 MLCC a un condensatore impilato con un processo di sinterizzazione tramite fase liquida transiente. L'utilizzo di questa tecnologia consente un risparmio del 75% dello spazio sulla scheda e dei tempi di pick-and-place.
Stadio del dispositivo di risonanza
Lo Stadio del dispositivo di risonanza è un filtro risonante LLC che include l'isolamento galvanico se necessario. Come condensatore snubber di solito possono essere utilizzati uno o più condensatori ceramici con collegamento in parallelo e/o in serie. I condensatori a film delle serie R75 o R76 di YAGEO raggiungono valori di capacità elevati fino a 33 µF, tensioni fino a 2000 V e intervalli di temperatura fino a 125 °C.
Stadio del filtro di uscita
Infine, lo stadio del filtro di uscita dell'alimentatore interno dell'auto filtra l'uscita dell'intero sistema OBC. Di solito, viene utilizzato un induttore con filtro di modo differenziale. Come condensatori di uscita, è possibile scegliere un condensatore a film DC Link o qualsiasi serie di condensatori ceramici.
In conclusione, i sistemi di ricarica integrati richiedono componenti passivi di elevata affidabilità, progettati per ambienti difficili e classificati mission-critical secondo lo standard IATF. La gamma di prodotti YAGEO Group offre più di 20 serie di prodotti diversi per i sistemi di ricarica integrati che rispondono perfettamente ai requisiti richiesti.
