En god hest fortjener en god sal! For å utnytte fordelene med SiC-enheter fullt ut, er det også nødvendig å koble kretssystemet med passende kondensatorer. Fra hoveddrivkontrollen i elektriske kjøretøy til nye energikilder med høy effekt, som fotovoltaiske omformere, blir filmkondensatorer gradvis vanlige, og markedet trenger raskt produkter med høy ytelse.
Nylig lanserte Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. DC-støttefilmkondensatorer, som har fire enestående fordeler som gjør dem egnet for Infineons syvende generasjons IGBT-er. De bidrar også til å håndtere utfordringene med stabilitet, pålitelighet, miniatyrisering og kostnader i SiC-systemer.
Filmkondensatorer oppnår nesten 90 % penetrasjon i hoveddrivapplikasjoner. Hvorfor trenger SiC og IGBT dem?
I de senere årene, med den raske utviklingen av nye energiindustrier som energilagring, lading og elbiler (EV-er), har etterspørselen etter DC-Link-kondensatorer økt raskt. Enkelt sagt fungerer DC-Link-kondensatorer som buffere i kretser, absorberer høye pulsstrømmer fra bussenden og jevner ut busspenningen, og beskytter dermed IGBT- og SiC MOSFET-brytere mot høye pulsstrømmer og transiente spenningspåvirkninger.
Vanligvis brukes elektrolyttkondensatorer i aluminium i likestrømsapplikasjoner. Men med busspenningen til nye energikjøretøyer som øker fra 400 V til 800 V og solcelleanlegg som beveger seg mot 1500 V og til og med 2000 V, øker etterspørselen etter filmkondensatorer betydelig.
Data viser at den installerte kapasiteten til elektriske drivomformere basert på DC-Link-filmkondensatorer nådde 5,1117 millioner enheter i 2022, noe som utgjør 88,7 % av den totale installerte kapasiteten til elektroniske styringer. Ledende elektroniske kontrollselskaper som Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec og Wiran Power bruker alle DC-Link-filmkondensatorer i sine drivomformere, med en samlet installert kapasitetsgrad på opptil 82,9 %. Dette indikerer at filmkondensatorer har erstattet elektrolyttkondensatorer som hovedstrøm i markedet for elektriske drivenheter.
Dette er fordi den maksimale spenningsmotstanden til elektrolyttkondensatorer i aluminium er omtrent 630 V. I høyspennings- og høyeffektapplikasjoner over 700 V må flere elektrolyttkondensatorer kobles i serie og parallelt for å oppfylle brukskravene, noe som fører til ytterligere energitap, BOM-kostnader og pålitelighetsproblemer.
En forskningsartikkel fra University of Malaysia indikerer at elektrolyttkondensatorer vanligvis brukes i DC-koblingen til silisium IGBT-halvbro-omformere, men spenningsstøt kan oppstå på grunn av den høye ekvivalente seriemotstanden (ESR) til elektrolyttkondensatorer. Sammenlignet med silisiumbaserte IGBT-løsninger har SiC MOSFET-er høyere svitsjefrekvenser, noe som resulterer i høyere spenningsstøtamplituder i DC-koblingen til halvbro-omformere. Dette kan føre til redusert ytelse eller til og med skade på enheten, ettersom resonansfrekvensen til elektrolyttkondensatorer bare er 4 kHz, som er utilstrekkelig til å absorbere strømrippelen til SiC MOSFET-omformere.
Derfor velges vanligvis filmkondensatorer i likestrømsapplikasjoner med høyere pålitelighetskrav, som elektriske drivomformere og fotovoltaiske omformere. Sammenlignet med elektrolyttiske kondensatorer i aluminium inkluderer ytelsesfordelene høyere spenningsmotstand, lavere ESR, ingen polaritet, mer stabil ytelse og lengre levetid, noe som muliggjør et mer pålitelig systemdesign med sterkere rippelmotstand.
I tillegg kan bruk av filmkondensatorer i systemet gjentatte ganger utnytte fordelene med høyfrekvente og lave tap ved SiC MOSFET-er, noe som reduserer størrelsen og vekten på passive komponenter (induktorer, transformatorer, kondensatorer) i systemet betydelig. Ifølge forskning fra Wolfspeed krever en 10 kW silisiumbasert IGBT-inverter 22 elektrolytiske kondensatorer i aluminium, mens en 40 kW SiC-inverter bare trenger 8 filmkondensatorer, noe som reduserer PCB-arealet betraktelig.
YMIN lanserer nye filmkondensatorer med fire store fordeler for å støtte den nye energibransjen
For å imøtekomme presserende markedsbehov har YMIN nylig lansert MDP- og MDR-serien med DC-støttefilmkondensatorer. Ved å bruke avanserte produksjonsprosesser og materialer av høy kvalitet er disse kondensatorene perfekt kompatible med driftskravene til SiC MOSFET-er og silisiumbaserte IGBT-er fra globale ledere innen krafthalvledere som Infineon.
YMINs MDP- og MDR-serie filmkondensatorer har flere bemerkelsesverdige funksjoner: lavere ekvivalent seriemotstand (ESR), høyere nominell spenning, lavere lekkasjestrøm og høyere temperaturstabilitet.
For det første har YMINs filmkondensatorer en lav ESR-design, som effektivt reduserer spenningsbelastningen under kobling av SiC MOSFET-er og silisiumbaserte IGBT-er, og minimerer dermed kondensatortap og forbedrer den generelle systemeffektiviteten. I tillegg har disse kondensatorene en høyere nominell spenning, som tåler høyere spenningsforhold og sikrer stabil systemdrift.
MDP- og MDR-serien med YMIN-filmkondensatorer tilbyr kapasitansområder på 5uF–150uF og 50uF–3000uF, og spenningsområder på henholdsvis 350V–1500V og 350V–2200V.
For det andre har YMINs nyeste filmkondensatorer lavere lekkasjestrøm og høyere temperaturstabilitet. Når det gjelder elektroniske kontrollsystemer i elektriske kjøretøy, som vanligvis har høy effekt, kan den resulterende varmegenereringen påvirke levetiden og påliteligheten til filmkondensatorene betydelig. For å håndtere dette bruker MDP- og MDR-seriene fra YMIN materialer av høy kvalitet og avanserte produksjonsteknikker for å designe en forbedret termisk struktur for kondensatorene. Dette sikrer stabil ytelse selv i miljøer med høy temperatur, og forhindrer verdiforringelse eller feil på grunn av temperaturøkning. Videre har disse kondensatorene lengre levetid, noe som gir mer pålitelig støtte for kraftelektroniske systemer.
For det tredje har MDP- og MDR-seriens kondensatorer fra YMIN en mindre størrelse og høyere effekttetthet. For eksempel, i 800V elektriske drivsystemer er trenden å bruke SiC-enheter for å redusere størrelsen på kondensatorer og andre passive komponenter, og dermed fremme miniatyrisering av elektroniske kontroller. YMIN har benyttet innovativ filmproduksjonsteknologi, som ikke bare øker den generelle systemintegrasjonen og effektiviteten, men også reduserer systemstørrelsen og vekten, noe som forbedrer enhetenes portabilitet og fleksibilitet.
Totalt sett tilbyr YMINs DC-Link-filmkondensatorserie en 30 % forbedring i dv/dt-motstandsevne og en 30 % økning i levetid sammenlignet med andre filmkondensatorer på markedet. Dette gir ikke bare bedre pålitelighet for SiC/IGBT-kretser, men tilbyr også bedre kostnadseffektivitet, og overvinner prisbarrierer i den utbredte bruken av filmkondensatorer.
Som en pioner i bransjen har YMIN vært dypt involvert i kondensatorfeltet i over 20 år. Høyspenningskondensatorene deres har blitt stabilt brukt i avanserte felt som innebygde OBC, nye energiladestabler, solcelledrevne invertere og industriroboter i mange år. Denne nye generasjonen av filmkondensatorprodukter løser ulike utfordringer innen prosesskontroll og utstyr for produksjon av filmkondensatorer, har fullført pålitelighetssertifisering med ledende globale selskaper og oppnådd storskala anvendelse, noe som beviser produktets pålitelighet for større kunder. I fremtiden vil YMIN utnytte sin langsiktige tekniske akkumulering for å støtte den raske utviklingen av den nye energiindustrien med svært pålitelige og kostnadseffektive kondensatorprodukter.
For mer informasjon, vennligst besøkwww.ymin.cn.
Publisert: 07.07.2024