Хорошая лошадь заслуживает хорошего седла! Для полного использования преимуществ SiC-устройств необходимо также подобрать к схемной системе подходящие конденсаторы. От управления основными приводами в электромобилях до мощных новых энергетических систем, таких как фотоэлектрические инверторы, пленочные конденсаторы постепенно становятся все более распространенными, и рынок остро нуждается в высокоэффективных и экономичных продуктах.
Недавно компания Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. выпустила пленочные конденсаторы постоянного тока, обладающие четырьмя выдающимися преимуществами, что делает их подходящими для IGBT-транзисторов седьмого поколения от Infineon. Они также помогают решить проблемы стабильности, надежности, миниатюризации и стоимости в системах на основе карбида кремния (SiC).
Пленочные конденсаторы используются почти в 90% приложений для управления основными системами. Зачем они нужны SiC и IGBT?
В последние годы, в связи с быстрым развитием новых энергетических отраслей, таких как хранение энергии, зарядка и электромобили, спрос на конденсаторы DC-Link стремительно растет. Проще говоря, конденсаторы DC-Link действуют как буферы в цепях, поглощая высокие импульсные токи со стороны шины и сглаживая напряжение шины, тем самым защищая IGBT и SiC MOSFET-переключатели от высоких импульсных токов и переходных процессов напряжения.
Как правило, алюминиевые электролитические конденсаторы используются в системах постоянного тока. Однако с увеличением напряжения шин электромобилей с 400 В до 800 В и переходом фотоэлектрических систем к напряжению 1500 В и даже 2000 В спрос на пленочные конденсаторы значительно возрастает.
Данные показывают, что в 2022 году установленная мощность электроприводных инверторов на основе пленочных конденсаторов DC-Link достигла 5,1117 млн единиц, что составляет 88,7% от общей установленной мощности электронных систем управления. Ведущие компании в области электронных систем управления, такие как Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec и Wiran Power, используют пленочные конденсаторы DC-Link в своих приводных инверторах, при этом их совокупная установленная мощность достигает 82,9%. Это свидетельствует о том, что пленочные конденсаторы вытеснили электролитические конденсаторы в качестве основного материала на рынке электроприводов.
Это связано с тем, что максимальное сопротивление напряжению алюминиевых электролитических конденсаторов составляет приблизительно 630 В. В высоковольтных и мощных приложениях, работающих при напряжении выше 700 В, для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо последовательно и параллельно соединять несколько электролитических конденсаторов, что приводит к дополнительным потерям энергии, увеличению стоимости комплектующих и проблемам с надежностью.
В исследовательской работе Университета Малайзии указывается, что электролитические конденсаторы обычно используются в цепи постоянного тока кремниевых IGBT-инверторов в полумостовой схеме, однако из-за высокого эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) электролитических конденсаторов могут возникать скачки напряжения. По сравнению с решениями на основе кремниевых IGBT, SiC MOSFET имеют более высокие частоты переключения, что приводит к большей амплитуде скачков напряжения в цепи постоянного тока полумостовых инверторов. Это может привести к ухудшению характеристик устройства или даже к его повреждению, поскольку резонансная частота электролитических конденсаторов составляет всего 4 кГц, чего недостаточно для поглощения пульсаций тока в инверторах на основе SiC MOSFET.
Поэтому в системах постоянного тока с более высокими требованиями к надежности, таких как электроприводные инверторы и фотоэлектрические инверторы, обычно выбирают пленочные конденсаторы. По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, их преимущества включают более высокое сопротивление напряжению, более низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), отсутствие полярности, более стабильную работу и более длительный срок службы, что позволяет создавать более надежные системы с более высокой устойчивостью к пульсациям.
Кроме того, использование пленочных конденсаторов в системе позволяет многократно использовать преимущества высокочастотных транзисторов SiC MOSFET с низкими потерями, что значительно уменьшает размер и вес пассивных компонентов (индукторов, трансформаторов, конденсаторов) в системе. Согласно исследованиям Wolfspeed, для инвертора на основе кремниевых IGBT-транзисторов мощностью 10 кВт требуется 22 алюминиевых электролитических конденсатора, тогда как для инвертора на основе SiC мощностью 40 кВт достаточно всего 8 пленочных конденсаторов, что значительно уменьшает площадь печатной платы.
Компания YMIN выпускает новые пленочные конденсаторы с четырьмя основными преимуществами для поддержки новой энергетической отрасли.
Для удовлетворения неотложных потребностей рынка компания YMIN недавно выпустила серии пленочных конденсаторов постоянного тока MDP и MDR. Благодаря использованию передовых производственных процессов и высококачественных материалов, эти конденсаторы идеально совместимы с рабочими требованиями SiC MOSFET и кремниевых IGBT от ведущих мировых производителей силовых полупроводников, таких как Infineon.
Пленочные конденсаторы серий MDP и MDR компании YMIN обладают рядом примечательных особенностей: более низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), более высокое номинальное напряжение, более низкий ток утечки и более высокая температурная стабильность.
Во-первых, пленочные конденсаторы YMIN имеют конструкцию с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), что эффективно снижает напряжение, возникающее при переключении 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, способное выдерживать более высокие напряжения и обеспечивать стабильную работу системы.
Пленочные конденсаторы серий MDP и MDR от компании YMIN имеют диапазоны емкости 5 мкФ–150 мкФ и 50 мкФ–3000 мкФ, а также диапазоны напряжения 350–1500 В и 350–2200 В соответственно.
Во-вторых, новейшие пленочные конденсаторы YMIN обладают меньшим током утечки и более высокой температурной стабильностью. В случае электронных систем управления электромобилей, которые обычно имеют высокую мощность, выделяемое тепло может существенно повлиять на срок службы и надежность пленочных конденсаторов. Для решения этой проблемы в сериях MDP и MDR от YMIN используются высококачественные материалы и передовые технологии производства для создания улучшенной тепловой структуры конденсаторов. Это обеспечивает стабильную работу даже в условиях высоких температур, предотвращая деградацию емкости конденсатора или его выход из строя из-за повышения температуры. Кроме того, эти конденсаторы имеют более длительный срок службы, обеспечивая более надежную поддержку силовых электронных систем.
В-третьих, конденсаторы серий MDP и MDR от YMIN отличаются меньшими размерами и более высокой удельной мощностью. Например, в системах электропривода на 800 В наблюдается тенденция к использованию SiC-устройств для уменьшения размеров конденсаторов и других пассивных компонентов, что способствует миниатюризации электронных систем управления. Компания YMIN применила инновационную технологию пленочного производства, которая не только повышает общую интеграцию и эффективность системы, но и уменьшает ее размеры и вес, повышая портативность и гибкость устройств.
В целом, серия пленочных конденсаторов DC-Link от YMIN обеспечивает 30%-ное улучшение устойчивости к dv/dt и 30%-ное увеличение срока службы по сравнению с другими пленочными конденсаторами на рынке. Это не только обеспечивает лучшую надежность для схем на основе SiC/IGBT, но и предлагает более выгодное соотношение цены и качества, преодолевая ценовые барьеры, препятствующие широкому применению пленочных конденсаторов.
Компания YMIN, являясь пионером отрасли, более 20 лет глубоко вовлечена в сферу конденсаторов. Ее высоковольтные конденсаторы стабильно применяются в таких высокотехнологичных областях, как бортовые бортовые зарядные устройства (OBC), зарядные станции для возобновляемой энергии, фотоэлектрические инверторы и промышленные роботы. Новое поколение пленочных конденсаторов решает различные проблемы, связанные с контролем процесса производства и оборудованием, получило сертификацию надежности от ведущих мировых предприятий и успешно применяется в больших масштабах, подтверждая надежность продукции для широкого круга клиентов. В будущем YMIN будет использовать свой многолетний технический опыт для поддержки быстрого развития отрасли возобновляемой энергии, предлагая высоконадежные и экономически эффективные конденсаторы.
Для получения более подробной информации, пожалуйста, посетитеwww.ymin.cn.
Дата публикации: 07.07.2024