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各類航空航天和國防應(yīng)用，如軍用飛機(jī)和電子戰(zhàn)防御系統(tǒng)，都要求其電力電子系統(tǒng)必須在整個使用壽命內(nèi)可靠地運(yùn)行，能承受更高的電壓和更寬的溫度范圍，同時還必須滿足更小、更輕、功耗更低的要求。
由此，電路設(shè)計也開始沿著新的方向發(fā)展。以往，電氣工程師習(xí)慣選用傳統(tǒng)的硅基（Si）半導(dǎo)體，如今開始轉(zhuǎn)向使用碳化硅（SiC）或氮化鎵（GaN）的寬帶隙半導(dǎo)體。這是因為基于這些材料的電子元件與傳統(tǒng)硅基元件相比，開關(guān)速度更快，效率更高，尺寸、重量和功率（SWaP）更低。這一轉(zhuǎn)變對航空航天和國防應(yīng)用所屬電力電子系統(tǒng)中的電容器也提出了新的要求。
航空航天和國防電力系統(tǒng)中的電容器需滿足的要求
KPD
電源系統(tǒng)的主要功能是為應(yīng)用中的各個器件生成并分配 "可用的電力"。以軍用飛機(jī)為例，應(yīng)用中需要大型電池來提供"易積污"的270V直流電能，之后通過降壓、調(diào)節(jié)，并根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為 "清潔 "的交流電能或數(shù)值較低的直流電能，以用于飛機(jī)的各個系統(tǒng)。
- 電源轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)器——將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，并控制整個飛機(jī)的電力流動（詳見圖1）。
- 逆變器——將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并進(jìn)行調(diào)節(jié)，用于飛機(jī)的航空電子和武器系統(tǒng)。
為了使系統(tǒng)可靠地運(yùn)行，需要電容器等相關(guān)元件滿足高可靠性、高Q值、EMI抑制、降噪、線路濾波、能量存儲、高頻噪聲去耦和電壓調(diào)節(jié)等應(yīng)用需求，因此，多層陶瓷電容器（MLCC）是應(yīng)用的理想之選。下面讓我們更具體地了解下MLCC在電力系統(tǒng)中需要執(zhí)行哪些任務(wù)。
去耦和旁路： 當(dāng)用作去耦電容時，MLCC有助于在高頻噪聲和其他電源相關(guān)挑戰(zhàn)的情況下穩(wěn)定地提供電源電壓。這些電容器通常放置在靠近被去耦的電力電子元件的地方，以盡量減少高頻噪聲和其他與電力相關(guān)的因素的影響，并將這些信號的能量分流回回流路徑。
能量存儲： MLCC可作為諧振電容用于能量存儲，在需要時提供短而高的能量突發(fā)，這對高電壓應(yīng)用特別重要。
濾波： MLCC可用于過濾不需要的噪聲和其他高頻信號，以防干擾電力電子元件的運(yùn)行。
緩沖器： 另一種形式的濾波，MLCC被用作緩沖器，以抑制有害的瞬時電壓尖峰和來自于快速開關(guān)的噪聲。
EMI抑制： 表貼式、圓盤式MLCC或平板陣列被用作連接器中的過濾器，以抑制由電力電子元件產(chǎn)生的電磁干擾（EMI），這種干擾會隨著目標(biāo)開關(guān)頻率的增加而增加。一個陣列可以提供多個電容值。
電壓調(diào)節(jié)： MLCC可用于電壓調(diào)節(jié)，以保持電源電壓的穩(wěn)定。
高可靠性的元件是必須的
在航空航天和國防應(yīng)用中，即便最小的元件發(fā)生故障，其后果也是極其嚴(yán)重的，而且許多應(yīng)用的預(yù)期壽命很長，因此其用到的元件必須具備高可靠性。高可靠性元件與普通元件都由相同的高品質(zhì)材料制成，但高可靠性元件要經(jīng)過額外的測試和篩選以確保長期可靠性。
高可靠性元件供應(yīng)商篩選元件時一般基于既定的軍事規(guī)范（MIL-SPECS）。以下是當(dāng)前最常用的三種MIL-SPECS篩選方法：
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MIL-PRF-55681 - 通用的軍事高可靠性規(guī)范;
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MIL-PRF-49467 - 涵蓋了針對通用多層陶瓷高壓電容器的要求;
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MIL-PRF-123 - 提供比MIL-PRF-55681更高的可靠性水平，通常用于空間應(yīng)用。
在參照MIL-SPECS篩選MLCC時，元件需承受相當(dāng)于1到2倍額定值的電壓，同時在125℃的溫度下工作100小時及以上。同一批次中所有的MLCC都需經(jīng)過以上嚴(yán)格測試，以確保出廠的每個元件都合格，并在應(yīng)用的預(yù)期壽命內(nèi)保持高性能。未通過篩選的元件將被報廢或送回作進(jìn)一步評估。
樓氏電容（KPD）擁有40多年高性能元件的研發(fā)、制造經(jīng)驗，產(chǎn)品多次用于航空航天和國防關(guān)鍵應(yīng)用中的電氣系統(tǒng)。無論您是需要用于引爆器的特種電容器，還是需要用于敏感軍事通信設(shè)備的EMI濾波器，或是需要用于飛機(jī)電源系統(tǒng)的MLCC，我們都能滿足需求，制造、測試和篩選出您所需要的高可靠性元件。
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樓氏電容事業(yè)部（Knowles Precision Devices）是樓氏集團(tuán)旗下專業(yè)制造各類陶瓷電容器及微波元器件的業(yè)務(wù)單元，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、電動汽車、高端工業(yè)和通信5G市場。樓氏電容研發(fā)并制造了滿足高可靠性、高耐溫、高電壓及高頻率需求的電容類產(chǎn)品以應(yīng)對不同的市場需求。
原文始發(fā)于微信公眾號（Knowles樓氏電容）：樓氏電容｜滿足航空航天和國防應(yīng)用所需的高性能電容器
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