¡Un buen caballo merece una buena silla! Para aprovechar al máximo las ventajas de los dispositivos de SiC, también es necesario equipar el circuito con los condensadores adecuados. Desde el control principal de los vehículos eléctricos hasta los nuevos escenarios energéticos de alta potencia, como los inversores fotovoltaicos, los condensadores de película se están generalizando, y el mercado necesita urgentemente productos de alto rendimiento y precio.
Recientemente, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. lanzó condensadores de película de soporte de CC, que presentan cuatro ventajas destacadas que los hacen ideales para los IGBT de séptima generación de Infineon. Además, ayudan a abordar los desafíos de estabilidad, fiabilidad, miniaturización y coste en los sistemas de SiC.
Los condensadores de película alcanzan una penetración de casi el 90 % en aplicaciones de accionamiento principal. ¿Por qué los necesitan el SiC y los IGBT?
En los últimos años, con el rápido desarrollo de nuevas industrias energéticas, como el almacenamiento de energía, la carga y los vehículos eléctricos (VE), la demanda de condensadores de enlace de CC ha aumentado rápidamente. En resumen, los condensadores de enlace de CC actúan como amortiguadores en los circuitos, absorbiendo las altas corrientes de pulso del bus y suavizando la tensión del bus, protegiendo así los interruptores IGBT y MOSFET de las altas corrientes de pulso y los impactos de las tensiones transitorias.
Normalmente, los condensadores electrolíticos de aluminio se utilizan en aplicaciones de soporte de CC. Sin embargo, con el aumento de la tensión del bus de los vehículos de nueva energía de 400 V a 800 V y la transición de los sistemas fotovoltaicos hacia 1500 V e incluso 2000 V, la demanda de condensadores de película está aumentando significativamente.
Los datos muestran que, en 2022, la capacidad instalada de inversores de accionamiento eléctrico basados en condensadores de película DC-Link alcanzó los 5,1117 millones de unidades, lo que representa el 88,7 % de la capacidad total instalada de controles electrónicos. Empresas líderes en control electrónico, como Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec y Wiran Power, utilizan condensadores de película DC-Link en sus inversores, con una tasa de capacidad instalada combinada de hasta el 82,9 %. Esto indica que los condensadores de película han sustituido a los condensadores electrolíticos como la opción predominante en el mercado de accionamientos eléctricos.
Esto se debe a que la resistencia máxima de voltaje de los condensadores electrolíticos de aluminio es de aproximadamente 630 V. En aplicaciones de alta tensión y alta potencia superiores a 700 V, es necesario conectar varios condensadores electrolíticos en serie y en paralelo para cumplir con los requisitos de uso, lo que conlleva pérdidas de energía adicionales, costos de lista de materiales (BOM) y problemas de confiabilidad.
Un artículo de investigación de la Universidad de Malasia indica que los condensadores electrolíticos se utilizan habitualmente en el enlace de CC de los inversores de medio puente IGBT de silicio, pero pueden producirse sobretensiones debido a la alta resistencia en serie equivalente (ESR) de los condensadores electrolíticos. En comparación con las soluciones IGBT basadas en silicio, los MOSFET de SiC presentan frecuencias de conmutación más altas, lo que resulta en mayores amplitudes de sobretensión en el enlace de CC de los inversores de medio puente. Esto puede provocar una degradación del rendimiento del dispositivo o incluso daños, ya que la frecuencia de resonancia de los condensadores electrolíticos es de tan solo 4 kHz, insuficiente para absorber la ondulación de corriente de los inversores MOSFET de SiC.
Por lo tanto, en aplicaciones de CC con mayores requisitos de confiabilidad, como inversores de accionamiento eléctrico e inversores fotovoltaicos, se suelen optar por condensadores de película. En comparación con los condensadores electrolíticos de aluminio, sus ventajas de rendimiento incluyen mayor resistencia a la tensión, menor ESR, ausencia de polaridad, rendimiento más estable y mayor vida útil, lo que permite un diseño de sistema más confiable con mayor resistencia a la ondulación.
Además, el uso de condensadores de película en el sistema permite aprovechar al máximo las ventajas de alta frecuencia y bajas pérdidas de los MOSFET de SiC, reduciendo significativamente el tamaño y el peso de los componentes pasivos (inductores, transformadores, condensadores). Según un estudio de Wolfspeed, un inversor IGBT de silicio de 10 kW requiere 22 condensadores electrolíticos de aluminio, mientras que un inversor de SiC de 40 kW solo necesita 8 condensadores de película, lo que reduce considerablemente el área de la placa de circuito impreso (PCB).
YMIN lanza nuevos condensadores de película con cuatro ventajas principales para apoyar la industria de las nuevas energías
Para satisfacer las urgentes demandas del mercado, YMIN ha lanzado recientemente las series MDP y MDR de condensadores de película de soporte de CC. Gracias a sus avanzados procesos de fabricación y materiales de alta calidad, estos condensadores son perfectamente compatibles con los requisitos operativos de los MOSFET de SiC y los IGBT de silicio de líderes mundiales en semiconductores de potencia, como Infineon.
Los condensadores de película de las series MDP y MDR de YMIN tienen varias características notables: menor resistencia en serie equivalente (ESR), mayor voltaje nominal, menor corriente de fuga y mayor estabilidad de temperatura.
En primer lugar, los condensadores de película de YMIN presentan un diseño de baja ESR, lo que reduce eficazmente la tensión de conmutación de MOSFET de SiC e IGBT de silicio, minimizando así las pérdidas del condensador y mejorando la eficiencia general del sistema. Además, estos condensadores tienen una tensión nominal más alta, capaces de soportar condiciones de mayor tensión y garantizar un funcionamiento estable del sistema.
Las series MDP y MDR de condensadores de película YMIN ofrecen rangos de capacitancia de 5uF-150uF y 50uF-3000uF, y rangos de voltaje de 350V-1500V y 350V-2200V, respectivamente.
En segundo lugar, los condensadores de película más recientes de YMIN presentan una menor corriente de fuga y una mayor estabilidad térmica. En el caso de los sistemas de control electrónico de vehículos eléctricos, que suelen ser de alta potencia, la generación de calor resultante puede afectar significativamente la vida útil y la fiabilidad de los condensadores de película. Para solucionar esto, las series MDP y MDR de YMIN incorporan materiales de alta calidad y técnicas de fabricación avanzadas para diseñar una estructura térmica mejorada. Esto garantiza un rendimiento estable incluso en entornos de alta temperatura, evitando la degradación o fallos del condensador debido al aumento de temperatura. Además, estos condensadores tienen una vida útil más larga, lo que proporciona un soporte más fiable para los sistemas electrónicos de potencia.
En tercer lugar, los condensadores de las series MDP y MDR de YMIN se caracterizan por su menor tamaño y mayor densidad de potencia. Por ejemplo, en sistemas de accionamiento eléctrico de 800 V, la tendencia es utilizar dispositivos de SiC para reducir el tamaño de los condensadores y otros componentes pasivos, promoviendo así la miniaturización de los controles electrónicos. YMIN ha empleado una innovadora tecnología de fabricación de películas, que no solo aumenta la integración y la eficiencia del sistema, sino que también reduce su tamaño y peso, mejorando así la portabilidad y la flexibilidad de los dispositivos.
En general, la serie de condensadores de película DC-Link de YMIN ofrece una mejora del 30 % en la capacidad de resistencia a dv/dt y un aumento del 30 % en la vida útil en comparación con otros condensadores de película del mercado. Esto no solo proporciona mayor fiabilidad para los circuitos de SiC/IGBT, sino que también ofrece una mejor relación calidad-precio, superando las barreras de precio en la aplicación generalizada de los condensadores de película.
Como pionero en la industria, YMIN lleva más de 20 años involucrado en el campo de los condensadores. Sus condensadores de alto voltaje se han aplicado de forma estable en campos de alta gama como sistemas de control de acceso a bordo (OBC), pilas de carga de nuevas energías, inversores fotovoltaicos y robots industriales. Esta nueva generación de condensadores de película resuelve diversos desafíos en el control de procesos y equipos de producción de condensadores de película, ha obtenido la certificación de fiabilidad de empresas líderes a nivel mundial y se ha aplicado a gran escala, demostrando la fiabilidad del producto a clientes más importantes. En el futuro, YMIN aprovechará su amplia experiencia técnica para impulsar el rápido desarrollo de la industria de las nuevas energías con condensadores de alta fiabilidad y rentabilidad.
Para obtener más información, visitewww.ymin.cn.
Hora de publicación: 07-jul-2024