ม้าที่ดีย่อมคู่ควรกับอานที่ดี! เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากข้อดีของอุปกรณ์ SiC ได้อย่างเต็มที่ จำเป็นต้องจับคู่ระบบวงจรกับตัวเก็บประจุที่เหมาะสมด้วย ตั้งแต่การควบคุมการขับเคลื่อนหลักในรถยนต์ไฟฟ้า ไปจนถึงสถานการณ์พลังงานใหม่กำลังสูง เช่น อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มกำลังค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลัก และตลาดมีความต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพคุ้มค่าสูงอย่างเร่งด่วน
เมื่อเร็วๆ นี้ บริษัท Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. ได้เปิดตัวตัวเก็บประจุฟิล์มรองรับกระแสตรง (DC support film capacitors) ซึ่งมีข้อดีที่โดดเด่นถึงสี่ประการ ทำให้เหมาะสำหรับ IGBT รุ่นที่เจ็ดของ Infineon นอกจากนี้ยังช่วยแก้ปัญหาด้านเสถียรภาพ ความน่าเชื่อถือ การย่อส่วน และต้นทุนในระบบ SiC ได้อีกด้วย
ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมีการใช้งานอย่างแพร่หลายเกือบ 90% ในระบบขับเคลื่อนหลัก แล้วทำไม SiC และ IGBT ถึงต้องการตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม?
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ ๆ เช่น การจัดเก็บพลังงาน การชาร์จ และยานยนต์ไฟฟ้า (EV) ความต้องการตัวเก็บประจุ DC-Link จึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว กล่าวโดยง่าย ตัวเก็บประจุ DC-Link ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ในวงจร ดูดซับกระแสพัลส์สูงจากปลายบัสและปรับแรงดันบัสให้เรียบ จึงช่วยปกป้องสวิตช์ IGBT และ SiC MOSFET จากกระแสพัลส์สูงและผลกระทบจากแรงดันชั่วขณะ
โดยทั่วไป ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมจะใช้ในงานสนับสนุนกระแสตรง อย่างไรก็ตาม ด้วยแรงดันไฟฟ้าของรถยนต์พลังงานใหม่ที่เพิ่มขึ้นจาก 400V เป็น 800V และระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่กำลังมุ่งไปสู่ 1500V และแม้กระทั่ง 2000V ความต้องการตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจึงเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก
ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าในปี 2022 กำลังการติดตั้งอินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม DC-Link มีจำนวนถึง 5.1117 ล้านหน่วย คิดเป็น 88.7% ของกำลังการติดตั้งทั้งหมดของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ บริษัทชั้นนำด้านระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec และ Wiran Power ต่างก็ใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม DC-Link ในอินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนของตน โดยมีอัตราส่วนกำลังการติดตั้งรวมกันสูงถึง 82.9% ซึ่งบ่งชี้ว่าตัวเก็บประจุแบบฟิล์มได้เข้ามาแทนที่ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์และกลายเป็นส่วนสำคัญในตลาดอินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้าแล้ว
เนื่องจากตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมมีความต้านทานแรงดันสูงสุดประมาณ 630 โวลต์ ในการใช้งานแรงดันสูงและกำลังสูงเกิน 700 โวลต์ จำเป็นต้องต่อตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์หลายตัวแบบอนุกรมและขนานเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานเพิ่มเติม ต้นทุน BOM และปัญหาด้านความน่าเชื่อถือ
งานวิจัยจากมหาวิทยาลัยมาเลเซียระบุว่า โดยทั่วไปแล้วจะใช้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ในวงจร DC link ของอินเวอร์เตอร์แบบฮาล์ฟบริดจ์ IGBT ที่ใช้ซิลิคอน แต่แรงดันไฟกระชากอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากค่าความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) ของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มีค่าสูง เมื่อเทียบกับ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนแล้ว MOSFET ที่ใช้ SiC มีความถี่ในการสวิตช์สูงกว่า ส่งผลให้แรงดันไฟกระชากในวงจร DC link ของอินเวอร์เตอร์แบบฮาล์ฟบริดจ์มีค่าสูงขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์หรือแม้แต่ความเสียหายได้ เนื่องจากความถี่เรโซแนนซ์ของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อยู่ที่เพียง 4kHz ซึ่งไม่เพียงพอที่จะดูดซับกระแสริปเปิลของอินเวอร์เตอร์ MOSFET ที่ใช้ SiC
ดังนั้น ในการใช้งานกระแสตรงที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง เช่น อินเวอร์เตอร์สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ มักจะเลือกใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม เมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียม ข้อดีของตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ได้แก่ ความต้านทานแรงดันสูงกว่า ค่า ESR ต่ำกว่า ไม่มีขั้ว ประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรกว่า และอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า ทำให้สามารถออกแบบระบบได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้นและมีความต้านทานต่อคลื่นรบกวนสูงกว่า
นอกจากนี้ การใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มในระบบยังสามารถใช้ประโยชน์จากข้อดีของ SiC MOSFET ที่มีความถี่สูงและการสูญเสียต่ำได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยลดขนาดและน้ำหนักของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ (ตัวเหนี่ยวนำ หม้อแปลง ตัวเก็บประจุ) ในระบบได้อย่างมาก จากการวิจัยของ Wolfspeed พบว่า อินเวอร์เตอร์ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนขนาด 10 กิโลวัตต์ ต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียม 22 ตัว ในขณะที่อินเวอร์เตอร์ SiC ขนาด 40 กิโลวัตต์ ต้องการเพียงตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม 8 ตัวเท่านั้น ซึ่งช่วยลดพื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้อย่างมาก
YMIN เปิดตัวตัวเก็บประจุแบบฟิล์มรุ่นใหม่ที่มีข้อดีหลัก 4 ประการ เพื่อสนับสนุนอุตสาหกรรมพลังงานใหม่
เพื่อตอบสนองความต้องการเร่งด่วนของตลาด YMIN ได้เปิดตัวตัวเก็บประจุแบบฟิล์มรองรับกระแสตรงซีรีส์ MDP และ MDR เมื่อเร็วๆ นี้ โดยใช้กระบวนการผลิตขั้นสูงและวัสดุคุณภาพสูง ตัวเก็บประจุเหล่านี้เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับข้อกำหนดการทำงานของ SiC MOSFET และ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนจากผู้นำด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าระดับโลก เช่น Infineon
ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มซีรีส์ MDP และ MDR ของ YMIN มีคุณสมบัติเด่นหลายประการ ได้แก่ ความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) ที่ต่ำกว่า แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสูงกว่า กระแสรั่วไหลต่ำกว่า และเสถียรภาพทางอุณหภูมิที่สูงกว่า
ประการแรก ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มของ YMIN มีการออกแบบที่มีค่า ESR ต่ำ ช่วยลดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างการสวิตช์ของ SiC MOSFET และ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยลดการสูญเสียของตัวเก็บประจุและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุเหล่านี้ยังมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า สามารถทนต่อสภาวะแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและรับประกันการทำงานของระบบที่เสถียร
ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม YMIN รุ่น MDP และ MDR มีช่วงความจุ 5uF-150uF และ 50uF-3000uF ตามลำดับ และช่วงแรงดันไฟฟ้า 350V-1500V และ 350V-2200V ตามลำดับ
ประการที่สอง ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มรุ่นล่าสุดของ YMIN มีกระแสรั่วไหลต่ำกว่าและมีความเสถียรต่ออุณหภูมิสูงกว่า ในกรณีของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปมีกำลังสูง ความร้อนที่เกิดขึ้นอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ตัวเก็บประจุซีรีส์ MDP และ MDR จาก YMIN จึงใช้วัสดุคุณภาพสูงและเทคนิคการผลิตขั้นสูงในการออกแบบโครงสร้างความร้อนที่ดีขึ้นสำหรับตัวเก็บประจุ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่เสถียรแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ป้องกันการเสื่อมสภาพของค่าตัวเก็บประจุหรือความเสียหายเนื่องจากอุณหภูมิสูงขึ้น นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุเหล่านี้ยังมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ให้การสนับสนุนที่เชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง
ประการที่สาม ตัวเก็บประจุซีรีส์ MDP และ MDR จาก YMIN มีขนาดเล็กกว่าและมีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า ตัวอย่างเช่น ในระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า 800V แนวโน้มคือการใช้อุปกรณ์ SiC เพื่อลดขนาดของตัวเก็บประจุและส่วนประกอบแบบพาสซีฟอื่นๆ ซึ่งส่งเสริมการย่อขนาดของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ YMIN ได้ใช้เทคโนโลยีการผลิตฟิล์มที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มประสิทธิภาพและความสามารถในการทำงานร่วมกันของระบบโดยรวมเท่านั้น แต่ยังช่วยลดขนาดและน้ำหนักของระบบ ทำให้พกพาได้สะดวกและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น
โดยรวมแล้ว ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มซีรีส์ DC-Link ของ YMIN มีความสามารถในการทนต่อ dv/dt ดีขึ้น 30% และมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 30% เมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอื่นๆ ในตลาด สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ให้ความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้นสำหรับวงจร SiC/IGBT เท่านั้น แต่ยังให้ความคุ้มค่าที่ดีกว่า ช่วยเอาชนะอุปสรรคด้านราคาในการใช้งานตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอย่างแพร่หลายอีกด้วย
ในฐานะผู้บุกเบิกในอุตสาหกรรม YMIN มีส่วนร่วมอย่างลึกซึ้งในด้านตัวเก็บประจุมานานกว่า 20 ปี ตัวเก็บประจุแรงดันสูงของบริษัทได้รับการใช้งานอย่างเสถียรในด้านต่างๆ ที่ทันสมัย เช่น แบตเตอรี่สำรองในรถยนต์ (OBC), แท่นชาร์จพลังงานใหม่, อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ และหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมานานหลายปี ผลิตภัณฑ์ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มรุ่นใหม่นี้ได้แก้ไขปัญหาต่างๆ ในการควบคุมกระบวนการผลิตและอุปกรณ์ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ได้รับการรับรองความน่าเชื่อถือจากองค์กรชั้นนำระดับโลก และประสบความสำเร็จในการใช้งานในวงกว้าง ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ต่อลูกค้าจำนวนมาก ในอนาคต YMIN จะใช้ประโยชน์จากการสั่งสมเทคโนโลยีมายาวนานเพื่อสนับสนุนการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ด้วยผลิตภัณฑ์ตัวเก็บประจุที่มีความน่าเชื่อถือสูงและคุ้มค่า
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม กรุณาเข้าชมเว็บไซต์www.ymin.cn.
วันที่โพสต์: 7 กรกฎาคม 2567