加工定制	否	外形	方塊狀
容值	0.33uF	壽命	200000Hour
封裝	Bulk	工作溫度	- 55 C~+ 125 C
應用范圍	濾波	引線類型	Straight
電介質(zhì)	PET	認證	CCC

TDK/EPCOSTDK新能源汽車薄膜電容,TDK高脈沖薄膜電容器

薄膜電容器的主要特性有哪些？

薄膜電容器由于具有很多優(yōu)良的特性，因此是一種性能優(yōu)秀的電容器，它的主要等性如下：無極性，
絕緣阻抗很高，頻率特性優(yōu)異，而且介質(zhì)損失很小，基于以上的優(yōu)點，所以薄膜電容器被大量使用在模
擬電路上，混合動力汽車高溫薄膜電容，尤其是在信號交連的部份，必須使用頻率特性良好，介質(zhì)損失
極低的電容器，高溫薄膜電容批發(fā)，方能確保信號在傳送時，不致有太大的失真情形發(fā)生
在所有的塑料薄膜電容當中，又以聚bing烯（PP）電容和聚ben乙烯（PS）電容的特性較為顯著，
當然這兩種電容器的價格也比較高，然而近年來音響器材為了提升聲音的質(zhì)量，所采用的零件材料已愈
來愈好，價格并非重要的考慮因素，所以近年來PP電容和PS電容被使用在音響器材的頻率與數(shù)量也愈來
愈高
目前傳統(tǒng)儲能電容即鋁電解電容在我國電容市場上所占的份額仍大于薄膜電容器，但憑借著薄膜電容器
的優(yōu)異性能，其市場滲透率正在不斷加大，薄膜電容器的上升趨勢已經(jīng)勢不可擋，不僅在儲能焊機領域占
有很大的份額，還在太陽能應用、風力發(fā)電、混合動力汽車地鐵等方面展露手腳
薄膜電容在技術上逐漸取代鋁電解電容，更有利于我國工業(yè)發(fā)展，采用聚bing烯薄膜電容器替代鋁電解
電容器后，高溫薄膜電容廠家，由于聚bing烯薄膜電容器基本上不存在壽命限制問題，高溫薄膜電容廠商，
也就避免了搞可靠應用時變頻器定期替換鋁電解電容器的麻煩和成本的提高

新能源汽車領域將是薄膜電容器的主要應用方向
薄膜電容器由于具有很多優(yōu)良的特性，因此是一種性能很好的電容器。它的主要特性如下：無極性，
絕緣阻抗很高，頻率特性優(yōu)異(頻率響應寬廣)，而且介質(zhì)損失很小?；谝陨系膬?yōu)點，所以薄膜電容器
被大量使用在模擬電路上。尤其是在信號交連的部份，必須使用頻率特性良好，介質(zhì)損失極低的電容器，
方能確保信號在傳送時，不致有太大的失真情形發(fā)生。

目前，我國薄膜電容器大量適用于節(jié)能燈，家電、新能源汽車、智能電網(wǎng)、風能、光伏及軌道交通等
領域。隨著下游市場的大規(guī)模使用，薄膜電容器行業(yè)市場規(guī)?？焖僭鲩L。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2015
-2020年中國薄膜電容器行業(yè)市場前瞻與投資規(guī)劃分析報告》數(shù)據(jù)顯示，“十一五”期間國內(nèi)電容器用
聚丙烯電子薄膜的復合增長率超過15%。2013年，我國薄膜電容器行業(yè)市場規(guī)模達到61.58億元，同比
增長14.6%。


近年來，新能源汽車行業(yè)暖風頻吹：特斯拉免費開放其專利技術;國內(nèi)相關城市不斷加大充電樁建設、
加大補貼力度，不斷完善新能源汽車放量所需要的基礎設施、技術以及相關政策準備。從行業(yè)屬性看，
不同于新能源汽車供應鏈上的其他環(huán)節(jié)，新能源汽車薄膜電容器行業(yè)不存在產(chǎn)能過剩、過度競爭的問題。
新能源汽車領域薄膜電容器產(chǎn)值為3000元/輛，根據(jù)我國新能源汽車產(chǎn)量進行分析，2010年，我國新能
源汽車領域薄膜電容器產(chǎn)值超過2000萬元，為2160萬元;2013年，我國新能源汽車領域薄膜電容器產(chǎn)值
為5250萬元。


地密集出臺相關政策大力推廣新能源汽車的使用，必將刺激對薄膜電容器產(chǎn)生較大需求。因此，未來
薄膜電容器在新能源及新能源汽車領域的應用將是主要發(fā)展方向。汽車里面一般有三個地方會用到電容
器：儲能、電機和電控。在新能源汽車電源部分的設計中，需要采用高耐壓的電容器進行平滑和濾波的
應用，汽車內(nèi)部通常工作環(huán)境惡劣，要求電容器耐高溫性能強、可靠性高，壽命長，薄膜電容相比鋁電
解電容具備較大的優(yōu)勢。

薄膜電容器在新能源汽車上的運用

薄膜電容器是一種應用于直流濾波場合的電容器。由于它跟傳統(tǒng)電容相比有壽命長、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點，更適用于新能源汽車中的
逆變器直流濾波。本文主要介紹薄膜電容器優(yōu)點、采用的先進技術、相關的選型標準及應用分析。

　　【關鍵詞】能源；薄膜電容器；電解電容器；逆變器；新能源汽車
　
　　1.隨著工業(yè)的迅速發(fā)展、人口的增長和人民生活水平的提高，能源短缺已成為世界性問題，能源安全受到越來越多國家的重視。隨著
“汽車社會”的逐漸形成，汽車保有量在不斷地呈現(xiàn)上升趨勢，全球汽車行業(yè)的發(fā)展面臨著能源和環(huán)保的雙重壓力，各個國家為了將來在
世界汽車業(yè)中占得一席之地，紛紛推出了各自的的新能源汽車的規(guī)劃藍圖，并大力發(fā)展新能源汽車。
　　新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機汽
車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品[1]。
　　電機，電池和電機控制技術是新能源汽車的三大核心。電機控制技術的核心就是需要高效電機控制的逆變器技術，高效電機控制的逆
變器技術則需要一個功能強大的IGBT模塊和一個與之匹配的直流支撐電容器。
　　本文主要介紹薄膜電容的優(yōu)點、采用的先進技術、相關的選型標準及應用分析。
　　2.薄膜電容的技術優(yōu)點
　　早期直流支撐薄膜電容都是采用電解電容，隨著薄膜電容技術的發(fā)展，特別是基膜本身技術的發(fā)發(fā)展和金屬化采用分割的技術出現(xiàn)，
不僅使得薄膜電容的體積在越做越小的同時，產(chǎn)品的耐壓水平還保持在相當?shù)乃?，現(xiàn)在越來越多的公司采用高溫聚丙烯薄膜電容器的作
為直流支撐電容，一個典型的例子就是豐田公司的PRIUS車型的改進；而國內(nèi)車企典型代表是比亞迪F3DM和E6，都使用薄膜電容器作為
直流支撐電容。第一代豐田Prius使用的濾波電容器是電解電容器，見圖2；從第二代開始，便開始使用薄膜濾波電容器組。
　　目前用于直流支撐的薄膜電容器，大部分是使用高溫聚丙烯膜作為介質(zhì)，聚丙烯薄膜電容器有如下的優(yōu)點。
　　a.產(chǎn)品安全性好，耐過壓能力強
　　由于薄膜電容器具有自愈額現(xiàn)象，而且薄膜電容的設計是按照IEC61071的標準，電容抗浪涌電壓能力大于1.5的額定電壓，加上電容
采用分割膜技術，見圖4，電容理論上不會產(chǎn)生短路擊穿的現(xiàn)象，這大大提高了這類電容的安全性，典型的失效模式是開路。在特定應用
中電容的抗峰值電壓能力也是考察電容的重要指標。實際上，對電解電容而言，允許承受的最大浪涌電壓是1.2倍，這種情況迫使使用者
不得不考慮峰值電壓而非標稱電壓。
　　b.良好的溫度特性，產(chǎn)品溫度使用范圍廣，可以從-40℃-105℃
　　直流支撐薄膜電容器采用的高溫聚丙烯薄膜，具有聚酯薄膜和電解電容沒有的溫度穩(wěn)定性，具體如下
　　隨著溫度的升高，聚丙烯膜電容器容量總體是下降的，但下降的比例是很小的，大概是300PPM/℃；而聚酯膜不管是在高溫階段還
是在低溫階段，容量隨溫度變化則大了很多，為+200～+600PPM/℃。
　　聚丙烯膜介質(zhì)電容器的損耗隨溫度變化基本不變的，但聚酯膜介質(zhì)電容器在低溫和高溫顯示變化規(guī)律是不一樣的。
　　由于聚丙烯膜介質(zhì)電容器具有良好的溫度特性，不管是在低溫(比如說中國北方)或者高溫地區(qū)(比如說沙漠地區(qū))都可以得到正常的使
用，但對于電解電容器來說，如果在低溫地區(qū)，由于電解液的存在，電解液可能會凝固，電容的性能在低溫的時候，性能發(fā)生較大的變化，
可能導致電機控制器不能正常使用。
　　c.頻率特性穩(wěn)定，產(chǎn)品高頻特性好
　　目前大部分的控制器開關頻率在約10KHZ，這就要求產(chǎn)品的高頻性能好，對于電解電容器和聚酯膜電容器來說，這個要求是個難題。
　　隨著頻率的升高，聚酯膜介質(zhì)電容器的所測容量是隨著頻率的上升是逐步減少的，但聚丙烯膜介質(zhì)電容器則基本不變。
　　隨著頻率的上升，聚酯薄膜介質(zhì)電容器的損耗急劇加大，但聚丙烯介質(zhì)電容器基本不變。
　　d.沒有極性，能承受反向電壓
　　薄膜電容器的電極是蒸鍍在薄膜上納米級的金屬，產(chǎn)品是沒有極性的，故對使用者來說非常方便，不需要考慮正負極的問題；而對電
解電容器來說，如果超過1.5倍Un的反向電壓被加在電解電容上時，會引起電容內(nèi)部化學反應的發(fā)生。如果這種電壓持續(xù)足夠長的時間，
電容會發(fā)生爆炸，或者隨著電容內(nèi)部壓力的釋放電解液會流出。
　　e.額定電壓高，不需要串聯(lián)和平衡電阻
　　為了提高輸出功率，混合動力汽車和燃料電池汽車的母線電壓有不斷提高的趨勢?，F(xiàn)在市場上給電機提供的電池電壓典型值有280V，
330V及480V，與之匹配的電容不同廠家不太一樣，但大體是會選擇比如450V，600V，800V，容量從0.32mF到2mF，而電解電容器的額
定電壓不高于500V，所以當母線電壓高于500V時，系統(tǒng)只能通過串聯(lián)電解電容器來提高電容器組的耐壓水平。這樣，不僅增加了電容器組
的體積、成本，也增加了電路中的電感和ESR。
　　f.低ESR，通過耐紋波電流能力強
　　薄膜電容器大于200mA/μF，電解電容通過紋波電流能力為20mA/μF，這個特點能大大減小系統(tǒng)中所需要的電容器的容量。國內(nèi)廠家
比如廈門法拉主推的產(chǎn)品目前0.4-0.5mΩ，最大紋波電流值從幾十安培到幾百安培不等。
　　g.低ESL
　　逆變器的低電感設計要求其主要元件DC-Link電容器要有極其低的電感。高性能DC-Link直流濾波薄膜電容器通過把母線整合到電容器
模塊里，使它的自感降到最低(<30nH)，大大減小了在必要開關頻率下的震蕩效應。因此，并聯(lián)在DC-Link電容器上的吸收電容經(jīng)常被省略
掉，電容器電極直接接到IGBT上。
　　h.抗浪涌電流能力強
　　能夠承受瞬間的大電流，采用波浪分切的技術和電容鍍膜加厚邊技術，可以提高產(chǎn)品浪涌電流溫度和機械沖擊的能力。 　　i.使用壽命長
　　薄膜不易老化的特性決定了薄膜電容器優(yōu)很長的壽命，特別在額定電壓和額定使用溫度下，使用壽命大于15000小時；如果按平均30Km/H，
則在壽命期可以有450000Km，電容的壽命對于汽車的行駛里程是足夠的。
　　3.薄膜電容的選擇
　　為了達到節(jié)能的目的，提高電機的效率，減少線損，就必須把系統(tǒng)電壓提高(見公式一)，電壓提高后，可以降低通過回路的電流，由于電流
可以比較低，線損就會比較低。
　　P線損=I2R　　　 　 (1)
　　目前系統(tǒng)電壓范圍從100多伏到300多伏，有些公司用于大功率驅動的達到400多伏，由于控制電路自感及其在汽車在不同工況下使用的緣
故，大多公司選用是額定電壓450V以上的電容。
　　根據(jù)電機功率的不同，目前有不同的IGBT模塊可以使用，同樣，對于直流支撐電容器，不同的廠家也推出了不同的產(chǎn)品，主流薄膜電容器
廠商比如廈門法拉和EP公司都推出了不容容量和結構的電容可供選擇。選擇時主要考慮額定容量、允許容量的偏差、額定電壓、最大電壓、電
池電壓的波動范圍、開關頻率、紋波電流有效值、最大峰值電流、相間續(xù)流電流大小、電機額定功率、峰值功率、環(huán)境溫度、最高工作溫度、最
高工作海拔、散熱方式和壽命要求等指標。
　　4.應用分析
　　4.1 紋波電壓產(chǎn)生的原因
　　IGBT工作的時候，電路兩端負載發(fā)生變化，母線上會產(chǎn)生紋波電流。如果沒有C3電容器，那么電流將全部流經(jīng)電池組，導致Ur產(chǎn)生波動
(Ur=Iripple×r)，U=U1+Ur，所以U兩端將產(chǎn)生較大的紋波電壓，影響IGBT的正常工作。
　　4.2 電容器組的作用
　　如果在母線兩端并上電容器組，當ESR+1/ωC<　　4.3 電容器的選擇
　　要使ESR+1/ωC<　　工程應用上，可以通過計算機模擬得到系統(tǒng)需要的最小電容器容值。當然，如果設計前已知了電路中的最大允許紋波
電壓和紋波電流的有效值。那么，系統(tǒng)中需要的最小容值可以通過下面的公式計算：
　　(2)
　　由于系統(tǒng)中的濾波電流相對較大，而電解電容又有0.02A/μF的濾波電流限制，所以在開關頻率較高的逆變器中一般不按最小容值選擇電解
電容器，而是按下面公式選擇電解電容器的容值：
　　(3)
　　下面以某電機電機驅動系統(tǒng)是30KW的純電動車型舉例說明，驅動器上的參數(shù)為：Vw=336V；　Uripple=4V；Irms=100A @10KHz。需
要的最小容值為：
　　(4)
　　這個容量的薄膜電容器很容易找到。如果選用電解電容器，則需要的容量是：
　　(5)
　　由此可以得出，開關頻率較高的逆變器中使用薄膜電容器可以大大減小應用中所需要的容值。
　　5.總結
　　高性能DC-LINK薄膜電容器是一種采用新的制作工藝和金屬化薄膜技術的電容器，它增加了傳統(tǒng)薄膜電容器的能量密度，即電容的體積也隨
之縮小。另一個方面它通過將電容器芯子和母排整合的方式來滿足客戶靈活的尺寸要求，不僅使得整個逆變器模塊更加緊湊，也大大降低應用電
路中的雜散電感，使電路的性能更加優(yōu)越。電動汽車中使用的電路設計有高電壓、高有效值電流、有過壓、有反向電壓、有高峰值電流、同時還
有長壽命的要求，薄膜電容無疑是電動汽車作為直流支撐電容的最佳選擇

薄膜電容器是以金屬箔當電極，將其和聚乙窬，聚丙烯，聚笨乙烯或聚碳酸窬等塑膠薄膜，從兩端重疊后，
卷繞成圓筒狀的構造之電容器。而依塑膠薄膜的種類又被分別稱為聚乙窬電容(又稱Mylar電容)，聚丙烯電
容(又稱PP電容)，聚苯乙烯電容(又稱PS電容)和聚碳酸電容。

膜電容器由于具有很多優(yōu)良的特性，因此是一種性能優(yōu)秀的電容器。它的主要等性如下：無極性，絕緣阻抗
很高，頻率特性優(yōu)異(頻率響應寬廣)，而且介質(zhì)損失很小?；谝陨系膬?yōu)點，所以薄膜電容器被大量使用在模擬
電路上。尤其是在信號交連的部份，必須使用頻率特性良好，介質(zhì)損失極低的電容器，方能確保信號在傳送時，
不致有太大的失真情形發(fā)生。在所有的塑膠薄膜電容當中，又以聚丙烯(PP)電容和聚苯乙烯(PS)電容的特性最為
顯著，當然這兩種電容器的價格也比較高。然而近年來音響器材為了提升聲音的品質(zhì)，所采用的零件材料已愈來
愈高級，價格并非最重要的考量因素，所以近年來PP電容和PS電容被使用在音響器材的頻率與數(shù)量也愈來愈高。

（1）新能源汽車市場前景廣闊，系未來薄膜電容需求增長最大推動力
新能源汽車已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)轉型發(fā)展的主要方向和促進世界經(jīng)濟持續(xù)增長的重要引擎。經(jīng)過
多年持續(xù) 努力，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術水平顯著提升、產(chǎn)業(yè)體系日趨完善、企業(yè)競爭力大幅增強，
2015 年以來產(chǎn) 銷量、保有量連續(xù)五年居世界首位，到 2025 年，我國新能源汽車市場競爭力明顯增
強，動力電池、驅動電 機、車用操作系統(tǒng)等關鍵技術取得重大突破，安全水平全面提升。新能源汽
車新車銷售量達到汽車新車銷 售總量的 20%左右?！吨袊囀袌鲋虚L期預測（2020-2035）》（
《預測報告》）顯示，中國未來五年 汽車市場將呈現(xiàn)穩(wěn)定增長趨勢，到 2025 年銷量達到 3000 萬輛，
結合銷售占比 20%的份額目標，新能源 汽車銷售量到 2025 年有望達到 600 萬輛。全球新能源汽車
銷售量有望在 2025 年達到 1200 萬輛。新能源 汽車單車需搭載一個薄膜電容器，且價格在 400-600
元間，隨著企業(yè)制造技術不斷提升和規(guī)模定制化的推 廣，初步預計未來 5 年價格年均下降 3%。據(jù)保
守估計，到 2025 年全球新能源汽車用薄膜電容器市場規(guī)模 為 48.03 億元，中國新能源汽車用薄膜電
容器市場規(guī)模為 23.45 億元。

（2）光伏新增裝機數(shù)量持續(xù)加快成長、運營階段對逆變器的更換要求以及儲能配套的趨勢，打開光伏
逆變 器市場的增長空間，從而帶動薄膜電容需求放量



根據(jù)Wood Mackenzie的數(shù)據(jù)，全球光伏逆變器出貨量由2014年的41.57GW增長到2019年126.74
GW， CAGR 達 24.98%。光伏逆變器行業(yè)集中度逐步提升，2019 年 CR10 達 73%。其中，華為、陽
光電源、SMA 三家廠商從 2014 年以來穩(wěn)居全球光伏逆變器出貨量排名前三名，光伏逆變器市場 CR3
由 2014 年的 32% 增長到 2019 年的 43%。IHS 數(shù)據(jù)顯示，全球儲能逆變器由 2015 年的 0.9GW 增
加到 2019 年的 9.8GW，CAGR 為 81.65%。



2019 年，全球儲能逆變器市場 CR10 達 94%，固德威在全球儲能逆變器市場中出貨量 占比約 15%，
排名第一。光伏新增裝機容量的增長，直接帶來光伏逆變器需求持續(xù)放量，根據(jù) EPIA 數(shù)據(jù)， 2024 年全
球光伏新增裝機容量預計達到 200.11GW，依據(jù)全球容配比 1.2，預計 2024 年新增裝機容量帶 來的光伏
逆變器需求將達到 166.76GW。由于光伏逆變器的壽命約為 10 年，光伏電站的壽命往往在 20 年 左右，
兩者壽命期限錯配，帶來運營階段對光伏逆變器的更換需求，預計到 2024 年光伏逆變器更換需求將 達到
29.82GW。我們預測未來光伏發(fā)電儲能配套率將持續(xù)提升，2024 年全球光伏儲能配套率將達到 6.8%，
2024 年光伏儲能逆變器需求為 13.54GW。綜上以上預測，2024 年預期全球光伏領域逆變器市場需求將達
到 210.11GW?；谖覀儗Ρ∧る娙菰诠夥孀兤髦械臐B透率有望于 2024 年提升至 29%的預測，2024
年全球光伏領域薄膜電容市場規(guī)模將達到 21.94 億元，2020-2024 年 CAGR 達 19.69%。


（3）新增裝機疊加存量風電裝機替代鉭電解電容器的需求助力薄膜電容需求增長

根據(jù) GWEC 數(shù)據(jù)，全球風力發(fā)電新增裝機容量由 2010 年的 39.1GW 增長至 2019 年的 60.4GW，
CAGR 為 5%，2019 年全球風電累計裝機容量達 651GW。GWEC 預測，2020-2024 年全球風電新增裝
機量年復 合增速為 4.0%，2024 年全球風電累計裝機容量可達 1006GW。根據(jù) GWEC 數(shù)據(jù)，2024 年風
電新增裝機 容量預計將達到 73.4GW。在存量風電裝機中的鋁電解電容替代需求下，我們預計滲透率將持
續(xù)提升。在262風電領域中，1MW 裝機容量大約需要 3 萬元的薄膜電容器。因此，我們預測 2024 年，風
電領域薄膜電容 器市場規(guī)模將達到 6.39 億元。

金屬化薄膜電容器產(chǎn)生噪音的原因剖析

一般金屬化薄膜電容器在交流電路中使用時，確實有可能會產(chǎn)生噪音，噪音到底是怎么產(chǎn)生的？
會不會影響薄膜電容的正常使用呢？本文就來給大家分析一下金屬化薄膜電容器產(chǎn)生噪音的根本
原因

薄膜電容的噪音是怎么產(chǎn)生的？

由于在電容器介質(zhì)薄膜層間存在間隙，薄膜在電磁力的作用下發(fā)生周期性形變，導致薄膜共振，
從而引起了交流聲，這也就是我們所說的薄膜電容出現(xiàn)的噪音。

一般情況下，薄膜電容的噪音是極小的，甚至根本聽不到，但當電容器施加高頻電壓時，由于
二電極間電荷力的作用，使薄膜發(fā)生機械振動而產(chǎn)生的聲音，一般對電性能是沒有影響的。但
如果噪音很明顯，那就是你買到了劣質(zhì)薄膜電容，壽命會很短。

劣質(zhì)薄膜電容的噪音會更大一些

雖然理論上來講，輕微的噪音屬于正?，F(xiàn)象，如果噪音相對明顯，可能就代表著這個薄膜電容
的質(zhì)量很差。

使用劣質(zhì)薄膜會導致電容噪音變大：正常的高品質(zhì)金屬化薄膜，它們的薄膜厚度很均勻，表面
很光滑，這樣生產(chǎn)出來的薄膜電容噪音相對很小。而劣質(zhì)薄膜電容為了降低生產(chǎn)成本，只能使
用低價劣質(zhì)的薄膜原料，這種薄膜厚度非常不均勻，表面高低不平非常粗糙，甚至有很多毛刺，
使用這種垃圾薄膜生產(chǎn)出來的電容，噪音肯定更大一些。

電容芯子內(nèi)的氣泡是產(chǎn)生噪音的根本原因：理想的電容器芯子內(nèi)部是完全沒有空氣的，但一些
劣質(zhì)薄膜電容為了節(jié)省成本，不使用真空熱壓，薄膜電容芯子內(nèi)的潮濕空氣沒有徹底排出，造
成薄膜電容使用時噪音變大。高品質(zhì)的薄膜電容，會通過真空熱壓的方式，將芯子內(nèi)部的空氣
徹底抽光，再配合無塵、恒溫、恒濕生產(chǎn)車間，就能保證電容芯子內(nèi)部的潮濕空氣極少，薄膜
電容的噪音就會明顯更低更小。