Um bom cavalo merece uma boa sela! Para aproveitar totalmente as vantagens dos dispositivos SiC, também é necessário emparelhar o sistema de circuito com capacitores adequados. Desde o controle de acionamento principal em veículos elétricos até novos cenários de energia de alta potência, como inversores fotovoltaicos, os capacitores de filme estão gradualmente se tornando populares e o mercado precisa urgentemente de produtos de alto desempenho e custo.
Recentemente, a Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. lançou capacitores de filme de suporte DC, que têm quatro vantagens notáveis que os tornam adequados para os IGBTs de sétima geração da Infineon. Eles também ajudam a enfrentar os desafios de estabilidade, confiabilidade, miniaturização e custo em sistemas SiC.
Os capacitores de filme alcançam quase 90% de penetração nas principais aplicações de acionamento. Por que o SiC e o IGBT precisam deles?
Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento de novas indústrias de energia, como armazenamento de energia, carregamento e veículos elétricos (EVs), 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 SiC MOSFET de altas correntes de pulso e impactos de tensão transitória.
Normalmente, capacitores eletrolíticos de alumínio são usados em aplicações de suporte DC. No entanto, com a tensão do barramento dos novos veículos de energia aumentando de 400V para 800V e os sistemas fotovoltaicos avançando para 1500V e até 2000V, a demanda por capacitores de filme está aumentando significativamente.
Os 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 total instalada de controles eletrônicos. Empresas líderes de controle eletrônico, como Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec e Wiran Power, usam 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 corrente principal no mercado de acionamento elétrico.
Isso ocorre porque a resistência máxima à tensão dos capacitores eletrolíticos de alumínio é de aproximadamente 630V. Em aplicações de alta tensão e alta potência acima de 700 V, vários capacitores eletrolíticos precisam ser conectados em série e paralelo para atender aos requisitos de uso, o que traz perda adicional de energia, custo de BOM 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 em série equivalente (ESR) dos capacitores eletrolíticos. Em comparação com soluções IGBT baseadas em silício, os MOSFETs de SiC possuem frequências de comutação mais altas, resultando em maiores amplitudes de surto de tensão no link CC de inversores de meia ponte. Isso pode levar à degradação do desempenho do dispositivo ou até mesmo a danos, pois a frequência de ressonância dos capacitores eletrolíticos é de apenas 4kHz, insuficiente para absorver a ondulação de corrente dos inversores SiC MOSFET.
Portanto, em aplicações DC com requisitos de confiabilidade mais elevados, como inversores de acionamento elétrico e inversores fotovoltaicos, os capacitores de filme são normalmente escolhidos. Em comparação com os capacitores eletrolíticos de alumínio, suas vantagens de desempenho incluem maior resistência à tensão, menor ESR, sem polaridade, desempenho mais estável e vida útil mais longa, permitindo um projeto de sistema mais confiável com maior resistência à ondulação.
Além disso, o uso de capacitores de filme no sistema pode aproveitar 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 baseado em silício de 10kW requer 22 capacitores eletrolíticos de alumínio, enquanto um inversor SiC de 40kW precisa apenas de 8 capacitores de filme, reduzindo bastante a área do PCB.
YMIN lança novos capacitores de filme com quatro grandes vantagens para apoiar a nova indústria energética
Para atender às demandas urgentes do mercado, a YMIN lançou recentemente as séries MDP e MDR de capacitores de filme com suporte DC. 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 baseados em 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 em série equivalente (ESR), tensão nominal mais alta, menor corrente de fuga e maior estabilidade de temperatura.
Em primeiro lugar, os capacitores de filme YMIN apresentam um design de baixo ESR, reduzindo efetivamente o estresse de tensão durante a comutação de MOSFETs de SiC e IGBTs baseados em silício, minimizando assim as perdas dos capacitores e melhorando a eficiência geral do sistema. Além disso, esses capacitores possuem uma tensão nominal mais elevada, capaz de suportar condições de tensão mais elevadas e garantir a 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 mais recentes capacitores de filme da YMIN têm menor corrente de fuga e maior estabilidade de temperatura. 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 resolver isso, 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. Isto garante um desempenho estável mesmo em ambientes de alta temperatura, evitando a degradação ou falha do valor do capacitor devido ao aumento da temperatura. Além disso, esses capacitores têm vida útil mais longa, proporcionando suporte mais confiável para sistemas eletrônicos de potência.
Em terceiro lugar, os condensadores das séries MDP e MDR da YMIN apresentam um tamanho menor e maior densidade de potência. Por exemplo, em sistemas de acionamento elétrico de 800V, a tendência é utilizar dispositivos de SiC para reduzir o tamanho dos capacitores e outros componentes passivos, promovendo assim a miniaturização dos controles eletrônicos. A YMIN empregou tecnologia inovadora de fabricação de filmes, que não apenas aumenta a integração e a eficiência geral do sistema, mas também reduz o tamanho e o peso do sistema, melhorando 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 resistência dv/dt e um aumento de 30% na vida útil em comparação com outros capacitores de filme no mercado. Isto não só proporciona melhor confiabilidade para circuitos SiC/IGBT, mas também oferece melhor relação custo-benefício, superando as barreiras de preço na aplicação generalizada de capacitores de filme.
Como pioneira na indústria, a YMIN está profundamente envolvida na área de capacitores há mais de 20 anos. Seus capacitores de alta tensão têm sido aplicados de forma estável em campos de ponta, como OBC a bordo, novas pilhas de carregamento de energia, inversores fotovoltaicos e robôs industriais por muitos anos. Esta nova geração de produtos de capacitores de filme resolve vários desafios no controle e equipamentos do processo de produção de capacitores de filme, concluiu a certificação de confiabilidade com empresas líderes globais e alcançou aplicação em larga escala, comprovando a confiabilidade do produto para clientes maiores. No futuro, a YMIN aproveitará a sua acumulação técnica a longo prazo para apoiar o rápido desenvolvimento da nova indústria energética com produtos de condensadores de alta fiabilidade e rentáveis.
Para mais informações, visitewww.ymin.cn.
Horário da postagem: 07/07/2024