Un buon cavallo merita una buona sella! Per sfruttare appieno i vantaggi dei dispositivi SiC, è inoltre necessario accoppiare il sistema circuitale con condensatori adeguati. Dal controllo della trasmissione principale nei veicoli elettrici ai nuovi scenari energetici ad alta potenza come gli inverter fotovoltaici, i condensatori a film stanno gradualmente diventando mainstream e il mercato ha urgentemente bisogno di prodotti ad alte prestazioni.
Recentemente, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. ha lanciato condensatori a film con supporto CC, che presentano quattro eccezionali vantaggi che li rendono adatti agli IGBT di settima generazione di Infineon. Aiutano inoltre ad affrontare le sfide di stabilità, affidabilità, miniaturizzazione e costi nei sistemi SiC.
I condensatori a film raggiungono quasi il 90% di penetrazione nelle applicazioni di azionamento principale. Perché SiC e IGBT ne hanno bisogno?
Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo di nuovi settori energetici come lo stoccaggio di energia, la ricarica e i veicoli elettrici (EV), la domanda di condensatori DC-Link è aumentata rapidamente. In poche parole, i condensatori DC-Link agiscono come buffer nei circuiti, assorbendo elevate correnti impulsive dall'estremità del bus e livellando la tensione del bus, proteggendo così gli interruttori IGBT e MOSFET SiC da elevate correnti impulsive e impatti di tensione transitoria.
In genere, i condensatori elettrolitici in alluminio vengono utilizzati nelle applicazioni di supporto CC. Tuttavia, con l’aumento della tensione del bus dei veicoli a nuova energia da 400 V a 800 V e con lo spostamento dei sistemi fotovoltaici verso 1500 V e persino 2000 V, la domanda di condensatori a film sta aumentando in modo significativo.
I dati mostrano che nel 2022 la capacità installata di inverter elettrici basati su condensatori a film DC-Link ha raggiunto 5,1117 milioni di unità, pari all'88,7% della capacità totale installata di controlli elettronici. Le principali società di controllo elettronico come Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec e Wiran Power utilizzano tutte condensatori a film DC-Link nei loro inverter di azionamento, con un rapporto di capacità installata combinata fino all'82,9%. Ciò indica che i condensatori a film hanno sostituito i condensatori elettrolitici come mainstream nel mercato dei motori elettrici.
Questo perché la massima resistenza alla tensione dei condensatori elettrolitici in alluminio è di circa 630 V. Nelle applicazioni ad alta tensione e ad alta potenza superiori a 700 V, è necessario collegare più condensatori elettrolitici in serie e in parallelo per soddisfare i requisiti di utilizzo, il che comporta ulteriori perdite di energia, costi della distinta base e problemi di affidabilità.
Un documento di ricerca dell'Università della Malesia indica che i condensatori elettrolitici sono generalmente utilizzati nel collegamento CC degli inverter a semiponte IGBT in silicio, ma possono verificarsi picchi di tensione a causa dell'elevata resistenza in serie equivalente (ESR) dei condensatori elettrolitici. Rispetto alle soluzioni IGBT basate su silicio, i MOSFET SiC hanno frequenze di commutazione più elevate, con conseguenti ampiezze di picchi di tensione più elevate nel collegamento CC degli inverter a mezzo ponte. Ciò può portare a un degrado delle prestazioni del dispositivo o addirittura a danni, poiché la frequenza di risonanza dei condensatori elettrolitici è di soli 4kHz, insufficiente per assorbire l'ondulazione di corrente degli inverter MOSFET SiC.
Pertanto, nelle applicazioni CC con requisiti di affidabilità più elevati, come gli inverter elettrici e gli inverter fotovoltaici, vengono generalmente scelti condensatori a film. Rispetto ai condensatori elettrolitici in alluminio, i vantaggi prestazionali includono una resistenza alla tensione più elevata, una ESR inferiore, l'assenza di polarità, prestazioni più stabili e una durata di vita più lunga, consentendo una progettazione del sistema più affidabile con una maggiore resistenza all'ondulazione.
Inoltre, l'utilizzo di condensatori a film nel sistema può sfruttare ripetutamente i vantaggi dell'alta frequenza e delle basse perdite dei MOSFET SiC, riducendo significativamente le dimensioni e il peso dei componenti passivi (induttori, trasformatori, condensatori) nel sistema. Secondo la ricerca Wolfspeed, un inverter IGBT a base di silicio da 10 kW richiede 22 condensatori elettrolitici in alluminio, mentre un inverter SiC da 40 kW necessita solo di 8 condensatori a film, riducendo notevolmente l'area del PCB.
YMIN lancia nuovi condensatori a film con quattro vantaggi principali per supportare il settore delle nuove energie
Per rispondere alle urgenti richieste del mercato, YMIN ha recentemente lanciato le serie MDP e MDR di condensatori a film con supporto CC. Utilizzando processi di produzione avanzati e materiali di alta qualità, questi condensatori sono perfettamente compatibili con i requisiti operativi dei MOSFET SiC e degli IGBT a base di silicio dei leader mondiali dei semiconduttori di potenza come Infineon.
I condensatori a film della serie MDP e MDR di YMIN presentano diverse caratteristiche degne di nota: resistenza in serie equivalente (ESR) inferiore, tensione nominale più elevata, corrente di dispersione inferiore e stabilità della temperatura più elevata.
Innanzitutto, i condensatori a film di YMIN presentano un design a bassa ESR, riducendo efficacemente lo stress di tensione durante la commutazione dei MOSFET SiC e degli IGBT a base di silicio, minimizzando così le perdite dei condensatori e migliorando l'efficienza complessiva del sistema. Inoltre, questi condensatori hanno una tensione nominale più elevata, in grado di resistere a condizioni di tensione più elevate e garantire un funzionamento stabile del sistema.
Le serie MDP e MDR di condensatori a film YMIN offrono intervalli di capacità di 5uF-150uF e 50uF-3000uF e intervalli di tensione di 350V-1500V e 350V-2200V, rispettivamente.
In secondo luogo, i più recenti condensatori a film di YMIN hanno una corrente di dispersione inferiore e una maggiore stabilità della temperatura. Nel caso dei sistemi di controllo elettronico dei veicoli elettrici, che tipicamente hanno una potenza elevata, la conseguente generazione di calore può influenzare significativamente la durata e l’affidabilità dei condensatori a film. Per risolvere questo problema, le serie MDP e MDR di YMIN incorporano materiali di alta qualità e tecniche di produzione avanzate per progettare una struttura termica migliorata per i condensatori. Ciò garantisce prestazioni stabili anche in ambienti ad alta temperatura, prevenendo il degrado del valore del condensatore o il guasto dovuto all'aumento della temperatura. Inoltre, questi condensatori hanno una durata di vita più lunga, fornendo un supporto più affidabile per i sistemi elettronici di potenza.
In terzo luogo, i condensatori delle serie MDP e MDR di YMIN presentano dimensioni più piccole e una maggiore densità di potenza. Ad esempio, nei sistemi di azionamento elettrico da 800 V, la tendenza è quella di utilizzare dispositivi SiC per ridurre le dimensioni dei condensatori e di altri componenti passivi, promuovendo così la miniaturizzazione dei controlli elettronici. YMIN ha utilizzato una tecnologia innovativa di produzione della pellicola, che non solo aumenta l'integrazione e l'efficienza complessiva del sistema, ma riduce anche le dimensioni e il peso del sistema, migliorando la portabilità e la flessibilità dei dispositivi.
Nel complesso, la serie di condensatori a film DC-Link di YMIN offre un miglioramento del 30% nella capacità di tenuta dv/dt e un aumento del 30% nella durata rispetto ad altri condensatori a film sul mercato. Ciò non solo fornisce una migliore affidabilità per i circuiti SiC/IGBT, ma offre anche una migliore efficienza in termini di costi, superando le barriere di prezzo nell'applicazione diffusa dei condensatori a film.
In qualità di pioniere del settore, YMIN è stata profondamente coinvolta nel campo dei condensatori da oltre 20 anni. I suoi condensatori ad alta tensione vengono applicati stabilmente da molti anni in campi di fascia alta come OBC di bordo, nuove pile di ricarica energetica, inverter fotovoltaici e robot industriali. Questa nuova generazione di condensatori a film risolve varie sfide nel controllo e nelle apparecchiature del processo di produzione dei condensatori a film, ha completato la certificazione di affidabilità con aziende leader a livello mondiale e ha ottenuto applicazioni su larga scala, dimostrando l'affidabilità del prodotto ai clienti più grandi. In futuro, YMIN sfrutterà il suo accumulo tecnico a lungo termine per supportare il rapido sviluppo del nuovo settore energetico con prodotti di condensatori ad alta affidabilità ed economicamente vantaggiosi.
Per ulteriori informazioni, visitarewww.ymin.cn.
Orario di pubblicazione: 07-lug-2024