Хорошая лошадь заслуживает хорошего седла! Чтобы в полной мере использовать преимущества устройств SiC, необходимо также соединить систему с подходящими конденсаторами. Пленочные конденсаторы постепенно становятся мейнстримом, от управления главным приводом в электромобилях до мощных новых энергетических сценариев, таких как фотоэлектрические инверторы, и рынку срочно нужны продукты с высокими затратами и характеристиками.
Недавно компания Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. выпустила пленочные конденсаторы поддержки постоянного тока, которые обладают четырьмя выдающимися преимуществами, делающими их подходящими для IGBT Infineon седьмого поколения. Они также помогают решить проблемы стабильности, надежности, миниатюризации и стоимости SiC-систем.
Пленочные конденсаторы достигают почти 90% проникновения в приложениях главных приводов. Зачем они нужны SiC и IGBT?
В последние годы, в связи с быстрым развитием новых энергетических отраслей, таких как хранение энергии, зарядка и электромобили (EV), спрос на конденсаторы DC-Link быстро растет. Проще говоря, конденсаторы DC-Link действуют как буферы в цепях, поглощая высокие импульсные токи на конце шины и сглаживая напряжение шины, тем самым защищая IGBT и SiC MOSFET-переключатели от высоких импульсных токов и воздействий переходных напряжений.
Обычно алюминиевые электролитические конденсаторы используются в устройствах поддержки постоянного тока. Однако с увеличением напряжения шины новых энергетических транспортных средств с 400 В до 800 В, а фотоэлектрических систем до 1500 В и даже 2000 В, спрос на пленочные конденсаторы значительно возрастает.
Данные показывают, что в 2022 году установленная мощность инверторов электроприводов на основе пленочных конденсаторов DC-Link достигла 5,1117 млн единиц, что составляет 88,7% от общей установленной мощности электронного управления. Ведущие компании по производству электронного управления, такие как Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec и Wiran Power, используют пленочные конденсаторы DC-Link в своих приводных инверторах, с совокупным коэффициентом установленной мощности до 82,9%. Это указывает на то, что пленочные конденсаторы заменили электролитические конденсаторы и стали основным направлением на рынке электроприводов.
Это связано с тем, что максимальное сопротивление напряжению алюминиевых электролитических конденсаторов составляет примерно 630 В. В приложениях с высоким напряжением и мощностью выше 700 В для удовлетворения требований использования необходимо подключать несколько электролитических конденсаторов последовательно и параллельно, что приводит к дополнительным потерям энергии, стоимости спецификации и проблемам с надежностью.
В исследовательской работе Университета Малайзии указывается, что электролитические конденсаторы обычно используются в звене постоянного тока кремниевых полумостовых инверторов IGBT, но из-за высокого эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) электролитических конденсаторов могут возникать скачки напряжения. По сравнению с решениями на основе кремния IGBT, SiC MOSFET имеют более высокие частоты переключения, что приводит к более высоким амплитудам скачков напряжения в звене постоянного тока полумостовых инверторов. Это может привести к ухудшению производительности устройства или даже к его повреждению, поскольку резонансная частота электролитических конденсаторов составляет всего 4 кГц, чего недостаточно для поглощения пульсаций тока инверторов SiC MOSFET.
Поэтому в приложениях постоянного тока с более высокими требованиями к надежности, таких как инверторы электропривода и фотоэлектрические инверторы, обычно выбирают пленочные конденсаторы. По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами их преимущества в производительности включают более высокое сопротивление напряжению, более низкое ESR, отсутствие полярности, более стабильную работу и более длительный срок службы, что позволяет создать более надежную конструкцию системы с более высоким сопротивлением пульсациям.
Кроме того, использование пленочных конденсаторов в системе может многократно использовать высокочастотные преимущества SiC MOSFET с низкими потерями, значительно уменьшая размер и вес пассивных компонентов (индукторов, трансформаторов, конденсаторов) в системе. Согласно исследованию Wolfspeed, для инвертора IGBT на основе кремния мощностью 10 кВт требуется 22 алюминиевых электролитических конденсатора, тогда как для инвертора SiC мощностью 40 кВт требуется только 8 пленочных конденсаторов, что значительно уменьшает площадь печатной платы.
YMIN представляет новые пленочные конденсаторы с четырьмя основными преимуществами для поддержки новой энергетической отрасли
Чтобы удовлетворить насущные потребности рынка, YMIN недавно выпустила серию пленочных конденсаторов постоянного тока MDP и MDR. Благодаря использованию передовых производственных процессов и высококачественных материалов эти конденсаторы идеально совместимы с эксплуатационными требованиями SiC MOSFET и кремниевых IGBT от мировых лидеров в области силовых полупроводников, таких как Infineon.
Пленочные конденсаторы YMIN серий MDP и MDR имеют несколько примечательных особенностей: более низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), более высокое номинальное напряжение, меньший ток утечки и более высокую температурную стабильность.
Во-первых, пленочные конденсаторы YMIN имеют конструкцию с низким ESR, что эффективно снижает напряжение напряжения во время переключения SiC MOSFET и кремниевых IGBT, тем самым минимизируя потери в конденсаторе и повышая общую эффективность системы. Кроме того, эти конденсаторы имеют более высокое номинальное напряжение, способны выдерживать более высокие напряжения и обеспечивать стабильную работу системы.
Серии пленочных конденсаторов YMIN MDP и MDR имеют диапазоны емкости 5–150 мкФ и 50–3000 мкФ, а также диапазоны напряжения 350–1500 В и 350–2200 В соответственно.
Во-вторых, новейшие пленочные конденсаторы YMIN имеют меньший ток утечки и более высокую температурную стабильность. В случае электронных систем управления электромобилями, которые обычно имеют высокую мощность, возникающее в результате выделение тепла может существенно повлиять на срок службы и надежность пленочных конденсаторов. Чтобы решить эту проблему, в сериях MDP и MDR от YMIN используются высококачественные материалы и передовые технологии производства, позволяющие создать улучшенную тепловую структуру конденсаторов. Это обеспечивает стабильную работу даже в условиях высоких температур, предотвращая ухудшение характеристик конденсатора или выход из строя из-за повышения температуры. Кроме того, эти конденсаторы имеют более длительный срок службы, обеспечивая более надежную поддержку силовой электронной системы.
В-третьих, конденсаторы серий MDP и MDR от YMIN имеют меньший размер и более высокую плотность мощности. Например, в системах электропривода напряжением 800 В наблюдается тенденция к использованию устройств из карбида кремния для уменьшения размеров конденсаторов и других пассивных компонентов, что способствует миниатюризации электронного управления. YMIN применила инновационную технологию производства пленки, которая не только повышает общую интеграцию и эффективность системы, но также уменьшает размер и вес системы, повышая портативность и гибкость устройств.
В целом, серия пленочных конденсаторов DC-Link от YMIN обеспечивает на 30% улучшение стойкости к dv/dt и увеличение срока службы на 30% по сравнению с другими пленочными конденсаторами, представленными на рынке. Это не только обеспечивает большую надежность схем SiC/IGBT, но также обеспечивает лучшую экономическую эффективность, преодолевая ценовые барьеры при широком применении пленочных конденсаторов.
Являясь пионером отрасли, YMIN уже более 20 лет активно участвует в производстве конденсаторов. Его высоковольтные конденсаторы уже много лет стабильно применяются в высокотехнологичных областях, таких как бортовые OBC, батареи для зарядки новой энергии, фотоэлектрические инверторы и промышленные роботы. Это новое поколение пленочных конденсаторов решает различные задачи в области управления процессом и оборудованием производства пленочных конденсаторов, прошло сертификацию надежности на ведущих мировых предприятиях и достигло широкомасштабного применения, доказывая надежность продукта крупным клиентам. В будущем YMIN будет использовать свои долгосрочные технические накопления для поддержки быстрого развития новой энергетической отрасли с помощью высоконадежных и экономически эффективных конденсаторных продуктов.
Для получения дополнительной информации посетитеwww.ymin.cn.
Время публикации: 7 июля 2024 г.