ม้าที่ดีควรมีอานม้าที่ดี! เพื่อใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์ SiC อย่างเต็มที่ จำเป็นต้องจับคู่ระบบวงจรกับตัวเก็บประจุที่เหมาะสม ตั้งแต่ระบบควบคุมการขับเคลื่อนหลักในรถยนต์ไฟฟ้าไปจนถึงสถานการณ์พลังงานใหม่กำลังสูง เช่น อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และตลาดกำลังต้องการผลิตภัณฑ์ที่คุ้มค่าคุ้มราคาอย่างเร่งด่วน
เมื่อเร็วๆ นี้ บริษัท เซี่ยงไฮ้ หย่งหมิง อิเล็กทรอนิกส์ จำกัด ได้เปิดตัวตัวเก็บประจุฟิล์มรองรับกระแสตรง (DC support film capacitor) ซึ่งมีข้อดีที่โดดเด่น 4 ประการที่ทำให้ตัวเก็บประจุเหล่านี้เหมาะสำหรับ IGBT รุ่นที่ 7 ของ Infineon นอกจากนี้ยังช่วยรับมือกับความท้าทายด้านเสถียรภาพ ความน่าเชื่อถือ การย่อส่วน และต้นทุนในระบบ SiC อีกด้วย
ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสามารถแทรกซึมได้เกือบ 90% ในการใช้งานระบบขับเคลื่อนหลัก ทำไม SiC และ IGBT จึงต้องการตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม?
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ๆ เช่น การกักเก็บพลังงาน การชาร์จ และยานยนต์ไฟฟ้า (EV) ความต้องการตัวเก็บประจุ DC-Link จึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว กล่าวโดยสรุป ตัวเก็บประจุ DC-Link ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ในวงจร ดูดซับกระแสพัลส์สูงจากฝั่งบัสและปรับแรงดันบัสให้เรียบ จึงช่วยป้องกันสวิตช์ IGBT และ SiC MOSFET จากกระแสพัลส์สูงและแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ
โดยทั่วไปแล้ว ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมมักใช้ในงานรองรับไฟฟ้ากระแสตรง อย่างไรก็ตาม ด้วยแรงดันบัสของรถยนต์พลังงานใหม่ที่เพิ่มขึ้นจาก 400 โวลต์ เป็น 800 โวลต์ และระบบโฟโตวอลตาอิกส์กำลังขยับขึ้นเป็น 1,500 โวลต์ หรือแม้แต่ 2,000 โวลต์ ความต้องการตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก
ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าในปี พ.ศ. 2565 กำลังการผลิตติดตั้งของอินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม DC-Link สูงถึง 5.1117 ล้านหน่วย คิดเป็น 88.7% ของกำลังการผลิตติดตั้งทั้งหมดของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ บริษัทชั้นนำด้านระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec และ Wiran Power ต่างใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม DC-Link ในอินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนของตน โดยมีอัตราส่วนกำลังการผลิตติดตั้งรวมสูงถึง 82.9% แสดงให้เห็นว่าตัวเก็บประจุแบบฟิล์มได้เข้ามาแทนที่ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ในฐานะกระแสหลักในตลาดระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า
เนื่องจากความต้านทานแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 630 โวลต์ ในการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูงและกำลังไฟฟ้าสูงกว่า 700 โวลต์ จำเป็นต้องต่อตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์หลายตัวแบบอนุกรมและขนานกันเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการใช้งาน ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียพลังงานเพิ่มเติม ต้นทุน BOM และปัญหาความน่าเชื่อถือ
รายงานวิจัยจากมหาวิทยาลัยมาเลเซียระบุว่าโดยทั่วไปแล้วตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มักใช้ในการเชื่อมต่อไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ของอินเวอร์เตอร์ฮาล์ฟบริดจ์ซิลิคอน IGBT แต่อาจเกิดไฟกระชากได้เนื่องจากตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มีค่าความต้านทานอนุกรมสมมูล (ESR) สูง เมื่อเปรียบเทียบกับโซลูชัน IGBT ที่ใช้ซิลิคอนแล้ว มอสเฟต SiC มีความถี่การสวิตชิ่งที่สูงกว่า ส่งผลให้แอมพลิจูดของไฟกระชากในการเชื่อมต่อไฟฟ้ากระแสตรงของอินเวอร์เตอร์ฮาล์ฟบริดจ์สูงกว่า ซึ่งอาจนำไปสู่ประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ลดลงหรืออาจถึงขั้นเสียหายได้ เนื่องจากความถี่เรโซแนนซ์ของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มีเพียง 4kHz ซึ่งไม่เพียงพอที่จะดูดซับกระแสริปเปิลของอินเวอร์เตอร์มอสเฟต SiC
ดังนั้น ในการใช้งาน DC ที่มีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสูง เช่น อินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิกส์ มักเลือกใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม เมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียม ข้อดีด้านประสิทธิภาพ ได้แก่ ความต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น ค่า ESR ต่ำกว่า ไม่มีขั้ว ประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรกว่า และอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า ทำให้การออกแบบระบบมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นและมีความต้านทานต่อริปเปิลที่แข็งแกร่งกว่า
นอกจากนี้ การใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มในระบบยังสามารถใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบของ SiC MOSFET ในด้านความถี่สูงและการสูญเสียต่ำได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยลดขนาดและน้ำหนักของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ (ตัวเหนี่ยวนำ หม้อแปลงไฟฟ้า และตัวเก็บประจุ) ในระบบได้อย่างมาก จากการวิจัยของ Wolfspeed พบว่าอินเวอร์เตอร์ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนขนาด 10 กิโลวัตต์ ต้องใช้ตัวเก็บประจุอะลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์ 22 ตัว ในขณะที่อินเวอร์เตอร์ SiC ขนาด 40 กิโลวัตต์ ต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเพียง 8 ตัว ซึ่งช่วยลดพื้นที่แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ลงอย่างมาก
YMIN เปิดตัวตัวเก็บประจุฟิล์มใหม่พร้อมข้อดีหลัก 4 ประการเพื่อสนับสนุนอุตสาหกรรมพลังงานใหม่
เพื่อตอบสนองความต้องการเร่งด่วนของตลาด YMIN ได้เปิดตัวตัวเก็บประจุฟิล์ม DC แบบรองรับซีรีส์ MDP และ MDR เมื่อไม่นานมานี้ ด้วยกระบวนการผลิตขั้นสูงและวัสดุคุณภาพสูง ตัวเก็บประจุเหล่านี้จึงเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับข้อกำหนดการใช้งานของ SiC MOSFET และ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนจากผู้นำด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าระดับโลกอย่าง Infineon
ตัวเก็บประจุฟิล์มซีรีส์ MDP และ MDR ของ YMIN มีคุณลักษณะที่โดดเด่นหลายประการ ได้แก่ ค่าความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) ที่ต่ำกว่า แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสูงกว่า กระแสไฟรั่วที่ต่ำกว่า และความเสถียรของอุณหภูมิที่สูงขึ้น
ประการแรก ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มของ YMIN ได้รับการออกแบบให้มี ESR ต่ำ ช่วยลดความเครียดของแรงดันไฟฟ้าระหว่างการสลับของ SiC MOSFET และ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยลดการสูญเสียของตัวเก็บประจุและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุเหล่านี้ยังมีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสูงกว่า ทนทานต่อสภาวะแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น และรับประกันการทำงานของระบบที่เสถียร
ซีรีส์ MDP และ MDR ของตัวเก็บประจุฟิล์ม YMIN มีช่วงความจุตั้งแต่ 5uF-150uF และ 50uF-3000uF และช่วงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 350V-1500V และ 350V-2200V ตามลำดับ
ประการที่สอง ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มรุ่นล่าสุดของ YMIN มีกระแสรั่วไหลต่ำและมีเสถียรภาพด้านอุณหภูมิที่สูงขึ้น ในกรณีของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปจะมีกำลังไฟฟ้าสูง ความร้อนที่เกิดขึ้นอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ซีรีส์ MDP และ MDR จาก YMIN จึงได้ผสานรวมวัสดุคุณภาพสูงและเทคนิคการผลิตขั้นสูงเพื่อออกแบบโครงสร้างทางความร้อนที่ดีขึ้นสำหรับตัวเก็บประจุ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ป้องกันการเสื่อมสภาพของค่าตัวเก็บประจุหรือความเสียหายเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุเหล่านี้ยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น จึงรองรับระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังได้อย่างน่าเชื่อถือยิ่งขึ้น
ประการที่สาม ตัวเก็บประจุซีรีส์ MDP และ MDR จาก YMIN มีขนาดเล็กลงและมีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า ยกตัวอย่างเช่น ในระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า 800V มีแนวโน้มการใช้อุปกรณ์ SiC เพื่อลดขนาดของตัวเก็บประจุและส่วนประกอบแบบพาสซีฟอื่นๆ ซึ่งส่งเสริมการลดขนาดระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ YMIN ได้นำเทคโนโลยีการผลิตฟิล์มที่เป็นนวัตกรรมมาใช้ ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มประสิทธิภาพและบูรณาการระบบโดยรวม แต่ยังช่วยลดขนาดและน้ำหนักของระบบ เพิ่มความสะดวกในการพกพาและความยืดหยุ่นของอุปกรณ์
โดยรวมแล้ว ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มซีรีส์ DC-Link ของ YMIN มีประสิทธิภาพการทนทานต่อแรงดัน dv/dt ที่ดีขึ้น 30% และอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 30% เมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอื่นๆ ในท้องตลาด ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือให้กับวงจร SiC/IGBT เท่านั้น แต่ยังให้ความคุ้มค่ามากกว่า เอาชนะอุปสรรคด้านราคาในการใช้งานตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอย่างแพร่หลาย
ในฐานะผู้บุกเบิกอุตสาหกรรม YMIN มีส่วนร่วมอย่างลึกซึ้งในแวดวงตัวเก็บประจุมานานกว่า 20 ปี ตัวเก็บประจุแรงดันสูงของบริษัทถูกนำไปใช้อย่างมั่นคงในอุตสาหกรรมระดับสูง เช่น ออนบอร์ดโอบีซี เสาชาร์จพลังงานใหม่ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ และหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมาเป็นเวลาหลายปี ผลิตภัณฑ์ตัวเก็บประจุฟิล์มรุ่นใหม่นี้ช่วยแก้ปัญหาต่างๆ ในการควบคุมกระบวนการผลิตและอุปกรณ์ของตัวเก็บประจุฟิล์ม ได้รับการรับรองความน่าเชื่อถือจากองค์กรชั้นนำระดับโลก และประสบความสำเร็จในการนำไปใช้งานในวงกว้าง ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์สำหรับลูกค้ารายใหญ่ ในอนาคต YMIN จะใช้ประโยชน์จากความเชี่ยวชาญทางเทคนิคในระยะยาวเพื่อสนับสนุนการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ด้วยผลิตภัณฑ์ตัวเก็บประจุที่มีความน่าเชื่อถือสูงและคุ้มค่า
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาเยี่ยมชมwww.ymin.cn.
เวลาโพสต์: 07 ก.ค. 2567