Dobrý kôň si zaslúži dobré sedlo! Aby sa plne využili výhody SiC zariadení, je tiež potrebné spárovať obvodový systém s vhodnými kondenzátormi. Od hlavného riadenia pohonu v elektrických vozidlách až po nové energetické scenáre s vysokým výkonom, ako sú fotovoltaické invertory, filmové kondenzátory sa postupne stávajú bežnými a trh naliehavo potrebuje produkty s vysokou cenou a výkonom.
Spoločnosť Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. nedávno uviedla na trh jednosmerné podporné filmové kondenzátory, ktoré majú štyri vynikajúce výhody, vďaka ktorým sú vhodné pre IGBT tranzistory siedmej generácie od spoločnosti Infineon. Pomáhajú tiež riešiť výzvy týkajúce sa stability, spoľahlivosti, miniaturizácie a nákladov v systémoch SiC.
Filmové kondenzátory dosahujú takmer 90 % penetráciu v aplikáciách hlavných pohonov. Prečo ich potrebujú SiC a IGBT?
V posledných rokoch, s rýchlym rozvojom nových energetických odvetví, ako sú skladovanie energie, nabíjanie a elektrické vozidlá (EV), rýchlo rastie dopyt po kondenzátoroch DC-Link. Jednoducho povedané, kondenzátory DC-Link fungujú ako tlmiče v obvodoch, absorbujú vysoké impulzné prúdy z konca zbernice a vyhladzujú napätie zbernice, čím chránia spínače IGBT a SiC MOSFET pred vysokými impulznými prúdmi a prechodovými vplyvmi napätia.
Hliníkové elektrolytické kondenzátory sa zvyčajne používajú v aplikáciách na podporu jednosmerného prúdu. Avšak s rastúcim napätím zbernice nových energetických vozidiel zo 400 V na 800 V a s približovaním sa k 1500 V a dokonca 2000 V sa dopyt po filmových kondenzátoroch výrazne zvyšuje.
Údaje ukazujú, že v roku 2022 dosiahla inštalovaná kapacita meničov elektrických pohonov založených na filmových kondenzátoroch DC-Link 5,1117 milióna kusov, čo predstavuje 88,7 % celkovej inštalovanej kapacity elektronických riadiacich systémov. Popredné spoločnosti zaoberajúce sa elektronickým riadením, ako napríklad Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec a Wiran Power, používajú vo svojich meničoch pohonov filmové kondenzátory DC-Link s kombinovaným pomerom inštalovanej kapacity až 82,9 %. To naznačuje, že filmové kondenzátory nahradili elektrolytické kondenzátory ako hlavný prúd na trhu s elektrickými pohonmi.
Je to preto, že maximálny napäťový odpor hliníkových elektrolytických kondenzátorov je približne 630 V. Vo vysokonapäťových a výkonných aplikáciách nad 700 V je potrebné zapojiť viacero elektrolytických kondenzátorov sériovo a paralelne, aby sa splnili požiadavky na používanie, čo prináša ďalšie straty energie, náklady na kusovník a problémy so spoľahlivosťou.
Výskumná práca z Malajzijskej univerzity naznačuje, že elektrolytické kondenzátory sa typicky používajú v jednosmernom obvode kremíkových IGBT polovičných mostíkových invertorov, ale v dôsledku vysokého ekvivalentného sériového odporu (ESR) elektrolytických kondenzátorov môže dôjsť k prepätiu. V porovnaní s kremíkovými IGBT riešeniami majú SiC MOSFET vyššie spínacie frekvencie, čo má za následok vyššie amplitúdy prepätia napätia v jednosmernom obvode polovičných mostíkových invertorov. To môže viesť k zníženiu výkonu zariadenia alebo dokonca k poškodeniu, pretože rezonančná frekvencia elektrolytických kondenzátorov je iba 4 kHz, čo nestačí na absorbovanie zvlnenia prúdu SiC MOSFET invertorov.
Preto sa v jednosmerných aplikáciách s vyššími požiadavkami na spoľahlivosť, ako sú napríklad meniče elektrických pohonov a fotovoltaické meniče, zvyčajne volia filmové kondenzátory. V porovnaní s hliníkovými elektrolytickými kondenzátormi medzi ich výkonnostné výhody patrí vyšší napäťový odpor, nižšie ESR, žiadna polarita, stabilnejší výkon a dlhšia životnosť, čo umožňuje spoľahlivejší návrh systému s vyššou odolnosťou proti zvlneniu.
Okrem toho, použitie filmových kondenzátorov v systéme môže opakovane využiť výhody vysokofrekvenčných a nízkostratových SiC MOSFETov, čím sa výrazne zníži veľkosť a hmotnosť pasívnych komponentov (induktory, transformátory, kondenzátory) v systéme. Podľa výskumu spoločnosti Wolfspeed vyžaduje 10kW kremíkový IGBT menič 22 hliníkových elektrolytických kondenzátorov, zatiaľ čo 40kW SiC menič potrebuje iba 8 filmových kondenzátorov, čím sa výrazne zmenší plocha dosky plošných spojov.
Spoločnosť YMIN uvádza na trh nové filmové kondenzátory so štyrmi hlavnými výhodami na podporu nového energetického priemyslu
Aby spoločnosť YMIN riešila naliehavé požiadavky trhu, nedávno uviedla na trh sériu jednosmerných podporných filmových kondenzátorov MDP a MDR. Vďaka pokročilým výrobným procesom a vysoko kvalitným materiálom sú tieto kondenzátory dokonale kompatibilné s prevádzkovými požiadavkami SiC MOSFETov a kremíkových IGBT od svetových lídrov v oblasti výkonových polovodičov, ako je napríklad Infineon.
Filmové kondenzátory série MDP a MDR od spoločnosti YMIN majú niekoľko významných vlastností: nižší ekvivalentný sériový odpor (ESR), vyššie menovité napätie, nižší zvodový prúd a vyššiu teplotnú stabilitu.
Po prvé, filmové kondenzátory YMIN sa vyznačujú nízkou hodnotou ESR, ktorá účinne znižuje napäťové namáhanie počas spínania SiC MOSFETov a kremíkových IGBT tranzistorov, čím minimalizuje straty kondenzátorov a zlepšuje celkovú účinnosť systému. Okrem toho majú tieto kondenzátory vyššie menovité napätie, takže sú schopné odolávať podmienkam vyššieho napätia a zabezpečovať stabilnú prevádzku systému.
Série filmových kondenzátorov YMIN MDP a MDR ponúkajú rozsahy kapacity 5uF – 150uF a 50uF – 3000uF a rozsahy napätia 350V – 1500V a 350V – 2200V.
Po druhé, najnovšie filmové kondenzátory od spoločnosti YMIN majú nižší zvodový prúd a vyššiu teplotnú stabilitu. V prípade elektronických riadiacich systémov elektrických vozidiel, ktoré majú zvyčajne vysoký výkon, môže výsledné generovanie tepla výrazne ovplyvniť životnosť a spoľahlivosť filmových kondenzátorov. Na riešenie tohto problému série MDP a MDR od spoločnosti YMIN obsahujú vysoko kvalitné materiály a pokročilé výrobné techniky na navrhnutie vylepšenej tepelnej štruktúry kondenzátorov. To zaisťuje stabilný výkon aj v prostredí s vysokými teplotami, čím sa zabraňuje degradácii hodnoty kondenzátora alebo jeho poruche v dôsledku nárastu teploty. Okrem toho majú tieto kondenzátory dlhšiu životnosť, čo poskytuje spoľahlivejšiu podporu pre výkonové elektronické systémy.
Po tretie, kondenzátory série MDP a MDR od spoločnosti YMIN sa vyznačujú menšou veľkosťou a vyššou hustotou výkonu. Napríklad v 800V elektrických pohonných systémoch je trendom používanie SiC súčiastok na zmenšenie veľkosti kondenzátorov a iných pasívnych komponentov, čím sa podporuje miniaturizácia elektronických riadiacich prvkov. Spoločnosť YMIN použila inovatívnu technológiu výroby fólií, ktorá nielen zvyšuje celkovú integráciu a účinnosť systému, ale tiež znižuje veľkosť a hmotnosť systému, čím sa zvyšuje prenosnosť a flexibilita zariadení.
Celkovo ponúka séria filmových kondenzátorov DC-Link od spoločnosti YMIN o 30 % zlepšenie odolnosti voči dv/dt a o 30 % predĺženie životnosti v porovnaní s inými filmovými kondenzátormi na trhu. To nielenže poskytuje lepšiu spoľahlivosť pre obvody SiC/IGBT, ale ponúka aj lepšiu nákladovú efektívnosť a prekonáva cenové bariéry pri širokom používaní filmových kondenzátorov.
Spoločnosť YMIN, ako priekopník v tomto odvetví, sa už viac ako 20 rokov hlboko angažuje v oblasti kondenzátorov. Jej vysokonapäťové kondenzátory sa už mnoho rokov stabilne používajú v špičkových oblastiach, ako sú palubné OBC, nové nabíjacie stojany, fotovoltaické invertory a priemyselné roboty. Táto nová generácia produktov s filmovými kondenzátormi rieši rôzne výzvy v oblasti riadenia procesov a zariadení na výrobu filmových kondenzátorov, získala certifikáciu spoľahlivosti od popredných svetových podnikov a dosiahla rozsiahle uplatnenie, čím preukázala spoľahlivosť produktu aj pre väčších zákazníkov. V budúcnosti spoločnosť YMIN využije svoje dlhodobé technické nahromadenie na podporu rýchleho rozvoja nového energetického priemyslu s vysoko spoľahlivými a cenovo dostupnými kondenzátorovými produktmi.
Viac informácií nájdete nawww.ymin.cn.
Čas uverejnenia: 7. júla 2024