¡Un buen caballo merece una buena silla! Para aprovechar al máximo las ventajas de los dispositivos de SiC, también es necesario emparejar el sistema de circuito con condensadores adecuados. Desde el control de accionamiento principal de los vehículos eléctricos hasta nuevos escenarios energéticos de alta potencia como los inversores fotovoltaicos, los condensadores de película se están generalizando gradualmente y el mercado necesita con urgencia productos de alto costo y rendimiento.
Recientemente, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. lanzó condensadores de película de soporte de CC, que tienen cuatro ventajas sobresalientes que los hacen adecuados para los IGBT de séptima generación de Infineon. También ayudan a abordar los desafíos de estabilidad, confiabilidad, miniaturización y costo en los sistemas de SiC.
Los condensadores de película logran una penetración de casi el 90 % en aplicaciones de accionamiento principal. ¿Por qué los necesitan SiC e IGBT?
En los últimos años, con el rápido desarrollo de nuevas industrias energéticas, como el almacenamiento de energía, la carga y los vehículos eléctricos (EV), la demanda de condensadores DC-Link ha aumentado rápidamente. En pocas palabras, los condensadores DC-Link actúan como amortiguadores en los circuitos, absorbiendo altas corrientes de pulso desde el extremo del bus y suavizando el voltaje del bus, protegiendo así los interruptores IGBT y SiC MOSFET de altas corrientes de pulso e impactos de voltaje transitorio.
Normalmente, los condensadores electrolíticos de aluminio se utilizan en aplicaciones de soporte de CC. Sin embargo, con el voltaje del bus de los vehículos de nueva energía aumentando de 400 V a 800 V y los sistemas fotovoltaicos avanzando 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 5,111,7 millones de unidades, lo que representa el 88,7% de la capacidad instalada total 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 relación de capacidad instalada combinada de hasta el 82,9%. Esto indica que los condensadores de película han reemplazado a los condensadores electrolíticos como la corriente principal en el mercado de accionamientos eléctricos.
Esto se debe a que la resistencia de voltaje máxima de los capacitores electrolíticos de aluminio es de aproximadamente 630 V. En aplicaciones de alto voltaje y alta potencia por encima de 700 V, es necesario conectar varios condensadores electrolíticos en serie y en paralelo para cumplir con los requisitos de uso, lo que genera pérdidas de energía adicionales, costos de lista de materiales y problemas de confiabilidad.
Un artículo de investigación de la Universidad de Malasia indica que los condensadores electrolíticos se utilizan normalmente 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 tienen frecuencias de conmutación más altas, lo que da como resultado 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 sólo 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 eléctricos e inversores fotovoltaicos, generalmente se eligen condensadores de película. En comparación con los condensadores electrolíticos de aluminio, sus ventajas de rendimiento incluyen mayor resistencia al voltaje, menor ESR, ausencia de polaridad, rendimiento más estable y vida útil más larga, lo que permite un diseño de sistema más confiable con una mayor resistencia a la ondulación.
Además, el uso de condensadores de película en el sistema puede aprovechar repetidamente las ventajas de alta frecuencia y baja pérdida de los MOSFET de SiC, reduciendo significativamente el tamaño y el peso de los componentes pasivos (inductores, transformadores, condensadores) del sistema. Según la investigación de Wolfspeed, un inversor IGBT basado en 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 PCB.
YMIN lanza nuevos condensadores de película con cuatro ventajas principales para respaldar la nueva industria energética
Para abordar las demandas urgentes del mercado, YMIN lanzó recientemente las series MDP y MDR de capacitores de película de soporte de CC. Utilizando procesos de fabricación avanzados y materiales de alta calidad, estos condensadores son perfectamente compatibles con los requisitos operativos de los MOSFET de SiC y los IGBT basados en 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 voltaje durante la conmutación de MOSFET de SiC e IGBT basados en silicio, minimizando así las pérdidas de los condensadores y mejorando la eficiencia general del sistema. Además, estos condensadores tienen un voltaje nominal más alto, capaz de soportar condiciones de voltaje más alto y garantizar un funcionamiento estable del sistema.
Las series MDP y MDR de condensadores de película YMIN ofrecen rangos de capacitancia de 5 uF-150 uF y 50 uF-3000 uF, y rangos de voltaje de 350 V-1500 V y 350 V-2200 V, respectivamente.
En segundo lugar, los últimos condensadores de película de YMIN tienen una menor corriente de fuga y una mayor estabilidad de temperatura. En el caso de los sistemas de control electrónico de los vehículos eléctricos, que normalmente tienen alta potencia, la generación de calor resultante puede afectar significativamente la vida útil y la confiabilidad de los condensadores de película. Para solucionar este problema, las series MDP y MDR de YMIN incorporan materiales de alta calidad y técnicas de fabricación avanzadas para diseñar una estructura térmica mejorada para los condensadores. Esto garantiza un rendimiento estable incluso en entornos de alta temperatura, evitando la degradación o falla del valor del capacitor debido al aumento de temperatura. Además, estos condensadores tienen una vida útil más larga, lo que proporciona un soporte más confiable para los sistemas electrónicos de potencia.
En tercer lugar, los condensadores de las series MDP y MDR de YMIN presentan un tamaño más pequeño y una mayor densidad de potencia. Por ejemplo, en los 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 eficiencia general del sistema, sino que también reduce el tamaño y el peso del sistema, mejorando la portabilidad y 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 dv/dt y un aumento del 30 % en la vida útil en comparación con otros condensadores de película del mercado. Esto no sólo proporciona una mayor confiabilidad para los circuitos de SiC/IGBT, sino que también ofrece una mejor rentabilidad, superando las barreras de precio en la aplicación generalizada de capacitores de película.
Como pionero de la industria, YMIN ha estado profundamente involucrado en el campo de los capacitores durante más de 20 años. Sus condensadores de alto voltaje se han aplicado de manera estable en campos de alta gama, como OBC a bordo, nuevas pilas de carga de energía, inversores fotovoltaicos y robots industriales durante muchos años. Esta nueva generación de productos de capacitores de película resuelve varios desafíos en el control y el equipo del proceso de producción de capacitores de película, ha completado la certificación de confiabilidad con empresas líderes a nivel mundial y logró una aplicación a gran escala, demostrando la confiabilidad del producto a clientes más grandes. En el futuro, YMIN aprovechará su acumulación técnica a largo plazo para respaldar el rápido desarrollo de la nueva industria energética con productos de condensadores rentables y de alta confiabilidad.
Para obtener más información, visitewww.ymin.cn.
Hora de publicación: 07-jul-2024