Um bom cavalo merece uma boa sela! Para aproveitar ao máximo as vantagens dos dispositivos de SiC, também é necessário emparelhar o sistema de circuito com capacitores adequados. Do controle principal de tração em veículos elétricos a novos cenários de alta potência, como inversores fotovoltaicos, os capacitores de filme estão gradualmente se tornando populares, e o mercado precisa urgentemente de produtos de alto custo-benefício.
Recentemente, a Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. lançou capacitores de filme de suporte CC, que apresentam quatro vantagens excepcionais, tornando-os adequados para os IGBTs de sétima geração da Infineon. Eles também ajudam a enfrentar os desafios de estabilidade, confiabilidade, miniaturização e custo em sistemas de SiC.
Capacitores de filme alcançam quase 90% de penetração em aplicações de acionamento principal. Por que SiC e IGBT precisam deles?
Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento de novas indústrias de energia, como armazenamento de energia, carregamento e veículos elétricos (VEs), a demanda por capacitores DC-Link tem aumentado rapidamente. Simplificando, os capacitores DC-Link atuam como buffers em circuitos, absorvendo altas correntes de pulso da extremidade do barramento e suavizando a tensão do barramento, protegendo assim os interruptores IGBT e MOSFET SiC contra altas correntes de pulso e impactos de tensão transitória.
Normalmente, capacitores eletrolíticos de alumínio são usados em aplicações de suporte CC. No entanto, com a tensão de barramento de veículos de nova geração aumentando de 400 V para 800 V e os sistemas fotovoltaicos avançando para 1500 V e até 2000 V, a demanda por capacitores de filme está aumentando significativamente.
Dados mostram que, em 2022, a capacidade instalada de inversores de acionamento elétrico baseados em capacitores de filme DC-Link atingiu 5,1117 milhões de unidades, representando 88,7% da capacidade instalada total de controles eletrônicos. Empresas líderes em controle eletrônico, como Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec e Wiran Power, utilizam capacitores de filme DC-Link em seus inversores de acionamento, com uma taxa de capacidade instalada combinada de até 82,9%. Isso indica que os capacitores de filme substituíram os capacitores eletrolíticos como a principal opção no mercado de acionamento elétrico.
Isso ocorre porque a resistência máxima de tensão dos capacitores eletrolíticos de alumínio é de aproximadamente 630 V. Em aplicações de alta tensão e alta potência acima de 700 V, vários capacitores eletrolíticos precisam ser conectados em série e em paralelo para atender aos requisitos de uso, o que acarreta perda de energia adicional, custo de lista de materiais e problemas de confiabilidade.
Um artigo de pesquisa da Universidade da Malásia indica que capacitores eletrolíticos são normalmente usados no link CC de inversores de meia ponte IGBT de silício, mas podem ocorrer picos de tensão devido à alta resistência série equivalente (ESR) dos capacitores eletrolíticos. Comparados às soluções IGBT à base de silício, os MOSFETs de SiC têm frequências de comutação mais altas, resultando em amplitudes de pico de tensão mais altas no link CC dos inversores de meia ponte. Isso pode levar à degradação do desempenho do dispositivo ou até mesmo a danos, já que a frequência de ressonância dos capacitores eletrolíticos é de apenas 4 kHz, insuficiente para absorver a ondulação de corrente dos inversores MOSFET de SiC.
Portanto, em aplicações CC com requisitos de confiabilidade mais elevados, como inversores de acionamento elétrico e inversores fotovoltaicos, os capacitores de filme são normalmente escolhidos. Comparados aos capacitores eletrolíticos de alumínio, suas vantagens de desempenho incluem maior resistência à tensão, menor ESR, ausência de polaridade, desempenho mais estável e maior vida útil, permitindo um projeto de sistema mais confiável com maior resistência à ondulação.
Além disso, o uso de capacitores de filme no sistema pode potencializar repetidamente as vantagens de alta frequência e baixa perda dos MOSFETs de SiC, reduzindo significativamente o tamanho e o peso dos componentes passivos (indutores, transformadores, capacitores) no sistema. De acordo com a pesquisa da Wolfspeed, um inversor IGBT de silício de 10 kW requer 22 capacitores eletrolíticos de alumínio, enquanto um inversor de SiC de 40 kW precisa de apenas 8 capacitores de filme, reduzindo significativamente a área da placa de circuito impresso.
YMIN lança novos capacitores de filme com quatro vantagens principais para dar suporte à nova indústria de energia
Para atender às demandas urgentes do mercado, a YMIN lançou recentemente as séries MDP e MDR de capacitores de filme de suporte CC. Utilizando processos de fabricação avançados e materiais de alta qualidade, esses capacitores são perfeitamente compatíveis com os requisitos operacionais de MOSFETs de SiC e IGBTs à base de silício de líderes globais em semicondutores de potência, como a Infineon.
Os capacitores de filme das séries MDP e MDR da YMIN têm vários recursos notáveis: menor resistência equivalente em série (ESR), maior tensão nominal, menor corrente de fuga e maior estabilidade de temperatura.
Em primeiro lugar, os capacitores de filme da YMIN apresentam um design de baixa ESR, reduzindo efetivamente o estresse de tensão durante a comutação de MOSFETs de SiC e IGBTs à base de silício, minimizando assim as perdas no capacitor e melhorando a eficiência geral do sistema. Além disso, esses capacitores possuem uma tensão nominal mais alta, capaz de suportar condições de tensão mais elevadas e garantir uma operação estável do sistema.
As séries MDP e MDR de capacitores de filme YMIN oferecem faixas de capacitância de 5uF-150uF e 50uF-3000uF, e faixas de tensão de 350V-1500V e 350V-2200V, respectivamente.
Em segundo lugar, os capacitores de filme mais recentes da YMIN apresentam menor corrente de fuga e maior estabilidade térmica. No caso de sistemas de controle eletrônico de veículos elétricos, que normalmente possuem alta potência, a geração de calor resultante pode afetar significativamente a vida útil e a confiabilidade dos capacitores de filme. Para solucionar esse problema, as séries MDP e MDR da YMIN incorporam materiais de alta qualidade e técnicas avançadas de fabricação para projetar uma estrutura térmica aprimorada para os capacitores. Isso garante um desempenho estável mesmo em ambientes de alta temperatura, evitando a degradação do valor do capacitor ou falhas devido ao aumento da temperatura. Além disso, esses capacitores têm uma vida útil mais longa, proporcionando um suporte mais confiável para sistemas eletrônicos de potência.
Em terceiro lugar, os capacitores das séries MDP e MDR da YMIN apresentam tamanho menor e maior densidade de potência. Por exemplo, em sistemas de acionamento elétrico de 800 V, a tendência é usar dispositivos de SiC para reduzir o tamanho dos capacitores e outros componentes passivos, promovendo assim a miniaturização dos controles eletrônicos. A YMIN empregou uma tecnologia inovadora de fabricação de películas, que não só aumenta a integração e a eficiência geral do sistema, como também reduz o tamanho e o peso do sistema, aumentando a portabilidade e a flexibilidade dos dispositivos.
No geral, a série de capacitores de filme DC-Link da YMIN oferece uma melhoria de 30% na capacidade de suportar dv/dt e um aumento de 30% na vida útil em comparação com outros capacitores de filme do mercado. Isso não só proporciona maior confiabilidade para circuitos SiC/IGBT, como também oferece melhor custo-benefício, superando as barreiras de preço na ampla aplicação de capacitores de filme.
Como pioneira no setor, a YMIN atua profundamente no setor de capacitores há mais de 20 anos. Seus capacitores de alta tensão têm sido aplicados de forma estável em áreas de ponta, como OBC embarcado, novas pilhas de carregamento de energia, inversores fotovoltaicos e robôs industriais há muitos anos. Esta nova geração de capacitores de filme resolve diversos desafios no controle e equipamento do processo de produção de capacitores de filme, obteve certificação de confiabilidade com empresas líderes globais e alcançou aplicação em larga escala, comprovando a confiabilidade do produto para clientes de grande porte. No futuro, a YMIN alavancará seu acúmulo técnico de longo prazo para apoiar o rápido desenvolvimento da nova indústria de energia com capacitores de alta confiabilidade e baixo custo.
Para mais informações, visitewww.ymin.cn.
Horário da postagem: 07/07/2024