Dobrý kůň si zaslouží dobré sedlo! Aby bylo možné plně využít výhod SiC součástek, je také nutné spárovat obvodový systém s vhodnými kondenzátory. Od hlavního řízení pohonu v elektrických vozidlech až po vysoce výkonné nové energetické scénáře, jako jsou fotovoltaické střídače, se filmové kondenzátory postupně stávají běžnou součástí a trh naléhavě potřebuje vysoce cenově dostupné produkty.
Společnost Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. nedávno uvedla na trh stejnosměrné filmové kondenzátory, které mají čtyři vynikající výhody, díky nimž jsou vhodné pro IGBT tranzistory sedmé generace od společnosti Infineon. Pomáhají také řešit problémy se stabilitou, spolehlivostí, miniaturizací a náklady v systémech SiC.
Filmové kondenzátory dosahují v hlavních pohonných aplikacích téměř 90% penetrace. Proč je potřebují SiC a IGBT?
V posledních letech, s rychlým rozvojem nových energetických odvětví, jako je skladování energie, nabíjení a elektromobily (EV), poptávka po DC-Link kondenzátorech prudce roste. Jednoduše řečeno, DC-Link kondenzátory fungují v obvodech jako vyrovnávací paměti, absorbují vysoké pulzní proudy z konce sběrnice a vyhlazují napětí sběrnice, čímž chrání IGBT a SiC MOSFET spínače před vysokými pulzními proudy a nárazy přechodového napětí.
Hliníkové elektrolytické kondenzátory se obvykle používají v aplikacích pro podporu stejnosměrného proudu. S rostoucím napětím sběrnice vozidel s novými zdroji energie ze 400 V na 800 V a s přibližováním fotovoltaických systémů k 1500 V a dokonce i 2000 V však poptávka po filmových kondenzátorech výrazně roste.
Data ukazují, že v roce 2022 dosáhla instalovaná kapacita elektrických měničů založených na filmových kondenzátorech DC-Link 5,1117 milionu kusů, což představuje 88,7 % celkové instalované kapacity elektronických řídicích systémů. Přední společnosti zabývající se elektronickým řízením, jako jsou Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec a Wiran Power, používají ve svých měničích DC-Link filmové kondenzátory s kombinovaným poměrem instalované kapacity až 82,9 %. To naznačuje, že filmové kondenzátory nahradily elektrolytické kondenzátory jako hlavní proud na trhu s elektrickými pohony.
Je to proto, že maximální napěťový odpor hliníkových elektrolytických kondenzátorů je přibližně 630 V. Ve vysokonapěťových a výkonných aplikacích nad 700 V je nutné pro splnění požadavků na použití zapojit více elektrolytických kondenzátorů sériově a paralelně, což s sebou nese další ztráty energie, náklady na kusovník a problémy se spolehlivostí.
Výzkumná práce z Malajsijské univerzity uvádí, že elektrolytické kondenzátory se obvykle používají v DC meziobvodu křemíkových IGBT polomůstkových střídačů, ale v důsledku vysokého ekvivalentního sériového odporu (ESR) elektrolytických kondenzátorů může docházet k přepětí. Ve srovnání s křemíkovými IGBT řešeními mají SiC MOSFETy vyšší spínací frekvence, což má za následek vyšší amplitudy přepětí v DC meziobvodu polomůstkových střídačů. To může vést ke snížení výkonu zařízení nebo dokonce k jeho poškození, protože rezonanční frekvence elektrolytických kondenzátorů je pouze 4 kHz, což nedostačuje k absorpci zvlnění proudu SiC MOSFET střídačů.
Proto se v aplikacích stejnosměrného proudu s vyššími požadavky na spolehlivost, jako jsou elektrické měniče pohonů a fotovoltaické měniče, obvykle volí filmové kondenzátory. Ve srovnání s hliníkovými elektrolytickými kondenzátory patří mezi jejich výkonnostní výhody vyšší napěťový odpor, nižší ESR, absence polarity, stabilnější výkon a delší životnost, což umožňuje spolehlivější konstrukci systému s větší odolností proti zvlnění.
Použití filmových kondenzátorů v systému navíc může opakovaně využít výhody vysokofrekvenčních a nízkoztrátových SiC MOSFETů, což výrazně snižuje velikost a hmotnost pasivních součástek (induktorů, transformátorů, kondenzátorů) v systému. Podle výzkumu společnosti Wolfspeed vyžaduje 10kW křemíkový IGBT měnič 22 hliníkových elektrolytických kondenzátorů, zatímco 40kW SiC měnič potřebuje pouze 8 filmových kondenzátorů, což výrazně zmenšuje plochu desky plošných spojů.
Společnost YMIN uvádí na trh nové filmové kondenzátory se čtyřmi hlavními výhodami na podporu nového energetického průmyslu
Aby společnost YMIN reagovala na naléhavé požadavky trhu, nedávno uvedla na trh řadu filmových kondenzátorů pro stejnosměrný proud MDP a MDR. Díky pokročilým výrobním procesům a vysoce kvalitním materiálům jsou tyto kondenzátory dokonale kompatibilní s provozními požadavky SiC MOSFETů a křemíkových IGBT od světových lídrů v oblasti výkonových polovodičů, jako je Infineon.
Filmové kondenzátory YMIN řady MDP a MDR mají několik pozoruhodných vlastností: nižší ekvivalentní sériový odpor (ESR), vyšší jmenovité napětí, nižší svodový proud a vyšší teplotní stabilitu.
Za prvé, filmové kondenzátory YMIN se vyznačují konstrukcí s nízkým ESR, která účinně snižuje napěťové namáhání během spínání SiC MOSFETů a IGBT na bázi křemíku, čímž minimalizuje ztráty kondenzátorů a zlepšuje celkovou účinnost systému. Tyto kondenzátory mají navíc vyšší jmenovité napětí, takže jsou schopny odolat vyšším napěťovým podmínkám a zajistit stabilní provoz systému.
Řady MDP a MDR filmových kondenzátorů YMIN nabízejí rozsahy kapacity 5uF-150uF a 50uF-3000uF a rozsahy napětí 350V-1500V a 350V-2200V.
Za druhé, nejnovější filmové kondenzátory YMIN mají nižší svodový proud a vyšší teplotní stabilitu. V případě elektronických řídicích systémů elektrických vozidel, které mají obvykle vysoký výkon, může výsledné generování tepla významně ovlivnit životnost a spolehlivost filmových kondenzátorů. Aby se tento problém vyřešil, řady MDP a MDR od YMIN zahrnují vysoce kvalitní materiály a pokročilé výrobní techniky pro návrh vylepšené tepelné struktury kondenzátorů. To zajišťuje stabilní výkon i ve vysokoteplotním prostředí a zabraňuje degradaci hodnoty kondenzátoru nebo jeho selhání v důsledku zvýšení teploty. Kromě toho mají tyto kondenzátory delší životnost, což poskytuje spolehlivější podporu pro výkonové elektronické systémy.
Za třetí, kondenzátory řady MDP a MDR od společnosti YMIN se vyznačují menší velikostí a vyšší hustotou výkonu. Například v elektrických pohonných systémech s napětím 800 V je trendem používání součástek SiC ke zmenšení velikosti kondenzátorů a dalších pasivních součástek, což podporuje miniaturizaci elektronických řídicích prvků. Společnost YMIN použila inovativní technologii výroby fólií, která nejen zvyšuje celkovou integraci a účinnost systému, ale také snižuje velikost a hmotnost systému, což zvyšuje přenositelnost a flexibilitu zařízení.
Celkově nabízí řada filmových kondenzátorů DC-Link od společnosti YMIN o 30 % lepší odolnost proti napětí (dv/dt) a o 30 % delší životnost ve srovnání s jinými filmovými kondenzátory na trhu. To nejen zajišťuje lepší spolehlivost obvodů SiC/IGBT, ale také nabízí lepší nákladovou efektivitu a překonává cenové bariéry spojené s rozšířeným používáním filmových kondenzátorů.
Společnost YMIN, jakožto průkopník v oboru, se již více než 20 let intenzivně angažuje v oblasti kondenzátorů. Její vysokonapěťové kondenzátory se již mnoho let stabilně používají ve špičkových oblastech, jako jsou palubní palubní řídicí systémy (OBC), nové nabíjecí stanice, fotovoltaické střídače a průmyslové roboty. Tato nová generace filmových kondenzátorů řeší různé výzvy v oblasti řízení procesů a zařízení pro výrobu filmových kondenzátorů, získala certifikaci spolehlivosti u předních světových podniků a dosáhla rozsáhlého uplatnění, čímž prokázala spolehlivost produktu i větším zákazníkům. V budoucnu společnost YMIN využije své dlouhodobé technické nashromáždění k podpoře rychlého rozvoje nového energetického průmyslu s vysoce spolehlivými a cenově dostupnými kondenzátorovými produkty.
Pro více informací navštivtewww.ymin.cn.
Čas zveřejnění: 7. července 2024