Ένα καλό άλογο αξίζει μια καλή σέλα! Για να αξιοποιήσετε πλήρως τα πλεονεκτήματα των συσκευών SiC, είναι επίσης απαραίτητο να συνδέσετε το σύστημα κυκλώματος με κατάλληλους πυκνωτές. Από τον κύριο έλεγχο κίνησης στα ηλεκτρικά οχήματα έως τα νέα ενεργειακά σενάρια υψηλής ισχύος, όπως οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς, οι πυκνωτές μεμβράνης γίνονται σταδιακά το κυρίαρχο στοιχείο και η αγορά χρειάζεται επειγόντως προϊόντα υψηλής απόδοσης και κόστους.
Πρόσφατα, η Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. κυκλοφόρησε πυκνωτές μεμβράνης υποστήριξης DC, οι οποίοι διαθέτουν τέσσερα εξαιρετικά πλεονεκτήματα που τους καθιστούν κατάλληλους για τα IGBT έβδομης γενιάς της Infineon. Βοηθούν επίσης στην αντιμετώπιση των προκλήσεων σταθερότητας, αξιοπιστίας, σμίκρυνσης και κόστους στα συστήματα SiC.
Οι πυκνωτές μεμβράνης επιτυγχάνουν σχεδόν 90% διείσδυση σε εφαρμογές κύριας μετάδοσης κίνησης. Γιατί τους χρειάζονται τα SiC και IGBT;
Τα τελευταία χρόνια, με την ραγδαία ανάπτυξη νέων ενεργειακών βιομηχανιών, όπως η αποθήκευση ενέργειας, η φόρτιση και τα ηλεκτρικά οχήματα (EV), η ζήτηση για πυκνωτές DC-Link αυξάνεται ραγδαία. Με απλά λόγια, οι πυκνωτές DC-Link λειτουργούν ως buffer σε κυκλώματα, απορροφώντας υψηλά παλμικά ρεύματα από το άκρο του διαύλου και εξομαλύνοντας την τάση του διαύλου, προστατεύοντας έτσι τους διακόπτες IGBT και SiC MOSFET από υψηλά παλμικά ρεύματα και παροδικές επιπτώσεις τάσης.
Συνήθως, οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές αλουμινίου χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές υποστήριξης συνεχούς ρεύματος. Ωστόσο, με την τάση bus των οχημάτων νέας ενέργειας να αυξάνεται από 400V σε 800V και τα φωτοβολταϊκά συστήματα να κινούνται προς τα 1500V, ακόμη και 2000V, η ζήτηση για πυκνωτές μεμβράνης αυξάνεται σημαντικά.
Τα δεδομένα δείχνουν ότι το 2022, η εγκατεστημένη ισχύς των ηλεκτρικών μετατροπέων κίνησης που βασίζονται σε πυκνωτές μεμβράνης DC-Link έφτασε τα 5,1117 εκατομμύρια μονάδες, αντιπροσωπεύοντας το 88,7% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος των ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου. Κορυφαίες εταιρείες ηλεκτρονικού ελέγχου, όπως οι Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec και Wiran Power, χρησιμοποιούν πυκνωτές μεμβράνης DC-Link στους μετατροπείς κίνησης, με συνδυασμένο λόγο εγκατεστημένης ισχύος έως και 82,9%. Αυτό δείχνει ότι οι πυκνωτές μεμβράνης έχουν αντικαταστήσει τους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές ως το κυρίαρχο προϊόν στην αγορά ηλεκτρικών συστημάτων κίνησης.
Αυτό συμβαίνει επειδή η μέγιστη αντίσταση τάσης των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών αλουμινίου είναι περίπου 630V. Σε εφαρμογές υψηλής τάσης και υψηλής ισχύος άνω των 700V, πολλαπλοί ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές πρέπει να συνδέονται σε σειρά και παράλληλα για να καλύψουν τις απαιτήσεις χρήσης, γεγονός που συνεπάγεται πρόσθετες απώλειες ενέργειας, κόστος BOM και προβλήματα αξιοπιστίας.
Μια ερευνητική εργασία από το Πανεπιστήμιο της Μαλαισίας δείχνει ότι οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές χρησιμοποιούνται συνήθως στη σύνδεση DC των μετατροπέων ημι-γέφυρας IGBT πυριτίου, αλλά μπορεί να εμφανιστούν υπερτάσεις τάσης λόγω της υψηλής ισοδύναμης σειριακής αντίστασης (ESR) των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών. Σε σύγκριση με τις λύσεις IGBT με βάση το πυρίτιο, τα MOSFET SiC έχουν υψηλότερες συχνότητες μεταγωγής, με αποτέλεσμα υψηλότερα πλάτη υπερτάσεων τάσης στη σύνδεση DC των μετατροπέων ημι-γέφυρας. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε υποβάθμιση της απόδοσης της συσκευής ή ακόμα και σε ζημιά, καθώς η συχνότητα συντονισμού των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών είναι μόνο 4kHz, ανεπαρκής για να απορροφήσει την κυμάτωση ρεύματος των μετατροπέων MOSFET SiC.
Επομένως, σε εφαρμογές συνεχούς ρεύματος με υψηλότερες απαιτήσεις αξιοπιστίας, όπως οι ηλεκτρικοί μετατροπείς κίνησης και οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς, συνήθως επιλέγονται πυκνωτές μεμβράνης. Σε σύγκριση με τους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές αλουμινίου, τα πλεονεκτήματα απόδοσής τους περιλαμβάνουν υψηλότερη αντίσταση τάσης, χαμηλότερη ESR, έλλειψη πολικότητας, πιο σταθερή απόδοση και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, επιτρέποντας έναν πιο αξιόπιστο σχεδιασμό συστήματος με ισχυρότερη αντίσταση κυματισμού.
Επιπλέον, η χρήση πυκνωτών μεμβράνης στο σύστημα μπορεί να αξιοποιήσει επανειλημμένα τα πλεονεκτήματα υψηλής συχνότητας και χαμηλών απωλειών των MOSFET SiC, μειώνοντας σημαντικά το μέγεθος και το βάρος των παθητικών εξαρτημάτων (επαγωγείς, μετασχηματιστές, πυκνωτές) στο σύστημα. Σύμφωνα με έρευνα της Wolfspeed, ένας μετατροπέας IGBT με βάση το πυρίτιο 10kW απαιτεί 22 ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές αλουμινίου, ενώ ένας μετατροπέας SiC 40kW χρειάζεται μόνο 8 πυκνωτές μεμβράνης, μειώνοντας σημαντικά την επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.
Η YMIN λανσάρει νέους πυκνωτές φιλμ με τέσσερα σημαντικά πλεονεκτήματα για την υποστήριξη της νέας ενεργειακής βιομηχανίας
Για να αντιμετωπίσει τις επείγουσες απαιτήσεις της αγοράς, η YMIN κυκλοφόρησε πρόσφατα τις σειρές πυκνωτών μεμβράνης υποστήριξης DC MDP και MDR. Χρησιμοποιώντας προηγμένες διαδικασίες κατασκευής και υλικά υψηλής ποιότητας, αυτοί οι πυκνωτές είναι απόλυτα συμβατοί με τις λειτουργικές απαιτήσεις των MOSFET SiC και των IGBT με βάση το πυρίτιο από παγκόσμιους ηγέτες ημιαγωγών ισχύος, όπως η Infineon.
Οι πυκνωτές μεμβράνης σειράς MDP και MDR της YMIN έχουν πολλά αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά: χαμηλότερη ισοδύναμη αντίσταση σειράς (ESR), υψηλότερη ονομαστική τάση, χαμηλότερο ρεύμα διαρροής και υψηλότερη σταθερότητα θερμοκρασίας.
Πρώτον, οι πυκνωτές μεμβράνης της YMIN διαθέτουν σχεδιασμό χαμηλού ESR, μειώνοντας αποτελεσματικά την τάση κατά την εναλλαγή των MOSFET SiC και των IGBT με βάση το πυρίτιο, ελαχιστοποιώντας έτσι τις απώλειες των πυκνωτών και βελτιώνοντας τη συνολική απόδοση του συστήματος. Επιπλέον, αυτοί οι πυκνωτές έχουν υψηλότερη ονομαστική τάση, ικανοί να αντέχουν σε συνθήκες υψηλότερης τάσης και να διασφαλίζουν σταθερή λειτουργία του συστήματος.
Οι σειρές πυκνωτών μεμβράνης YMIN MDP και MDR προσφέρουν εύρη χωρητικότητας 5uF-150uF και 50uF-3000uF, καθώς και εύρη τάσης 350V-1500V και 350V-2200V, αντίστοιχα.
Δεύτερον, οι νεότεροι πυκνωτές μεμβράνης της YMIN έχουν χαμηλότερο ρεύμα διαρροής και υψηλότερη σταθερότητα θερμοκρασίας. Στην περίπτωση των ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου ηλεκτρικών οχημάτων, τα οποία συνήθως έχουν υψηλή ισχύ, η προκύπτουσα παραγωγή θερμότητας μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία των πυκνωτών μεμβράνης. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι σειρές MDP και MDR της YMIN ενσωματώνουν υλικά υψηλής ποιότητας και προηγμένες τεχνικές κατασκευής για να σχεδιάσουν μια βελτιωμένη θερμική δομή για τους πυκνωτές. Αυτό εξασφαλίζει σταθερή απόδοση ακόμη και σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, αποτρέποντας την υποβάθμιση της τιμής του πυκνωτή ή την αστοχία λόγω αύξησης της θερμοκρασίας. Επιπλέον, αυτοί οι πυκνωτές έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, παρέχοντας πιο αξιόπιστη υποστήριξη για ηλεκτρονικά συστήματα ισχύος.
Τρίτον, οι πυκνωτές της σειράς MDP και MDR της YMIN διαθέτουν μικρότερο μέγεθος και υψηλότερη πυκνότητα ισχύος. Για παράδειγμα, σε ηλεκτρικά συστήματα κίνησης 800V, η τάση είναι η χρήση συσκευών SiC για τη μείωση του μεγέθους των πυκνωτών και άλλων παθητικών εξαρτημάτων, προωθώντας έτσι τη σμίκρυνση των ηλεκτρονικών ελέγχων. Η YMIN έχει χρησιμοποιήσει καινοτόμο τεχνολογία κατασκευής φιλμ, η οποία όχι μόνο αυξάνει τη συνολική ολοκλήρωση και απόδοση του συστήματος, αλλά μειώνει επίσης το μέγεθος και το βάρος του συστήματος, ενισχύοντας τη φορητότητα και την ευελιξία των συσκευών.
Συνολικά, η σειρά πυκνωτών μεμβράνης DC-Link της YMIN προσφέρει βελτίωση 30% στην αντοχή σε dv/dt και αύξηση 30% στη διάρκεια ζωής σε σύγκριση με άλλους πυκνωτές μεμβράνης στην αγορά. Αυτό όχι μόνο παρέχει καλύτερη αξιοπιστία για κυκλώματα SiC/IGBT, αλλά προσφέρει και καλύτερη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας, ξεπερνώντας τα εμπόδια τιμών στην ευρεία εφαρμογή των πυκνωτών μεμβράνης.
Ως πρωτοπόρος της βιομηχανίας, η YMIN ασχολείται ενεργά με τον τομέα των πυκνωτών για πάνω από 20 χρόνια. Οι πυκνωτές υψηλής τάσης της εφαρμόζονται σταθερά σε τομείς υψηλής τεχνολογίας, όπως ενσωματωμένους OBC, νέους πάγκους φόρτισης ενέργειας, φωτοβολταϊκούς μετατροπείς και βιομηχανικά ρομπότ για πολλά χρόνια. Αυτή η νέα γενιά προϊόντων πυκνωτών φιλμ λύνει διάφορες προκλήσεις στον έλεγχο και τον εξοπλισμό της διαδικασίας παραγωγής πυκνωτών φιλμ, έχει ολοκληρώσει την πιστοποίηση αξιοπιστίας με κορυφαίες παγκόσμιες επιχειρήσεις και έχει επιτύχει εφαρμογή μεγάλης κλίμακας, αποδεικνύοντας την αξιοπιστία του προϊόντος σε μεγαλύτερους πελάτες. Στο μέλλον, η YMIN θα αξιοποιήσει τη μακροπρόθεσμη τεχνική της συσσώρευση για να υποστηρίξει την ταχεία ανάπτυξη της νέας ενεργειακής βιομηχανίας με προϊόντα πυκνωτών υψηλής αξιοπιστίας και οικονομικά αποδοτικά.
Για περισσότερες πληροφορίες, επισκεφθείτε την ιστοσελίδαwww.ymin.cn.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Ιουλίου 2024