良い馬には良い鞍が似合う！SiCデバイスのメリットを最大限に引き出すには、回路システムと適切なコンデンサを組み合わせることも重要です。電気自動車の主駆動制御から太陽光発電インバータなどの高出力新エネルギー用途まで、フィルムコンデンサは徐々に主流になりつつあり、市場は高コストパフォーマンス製品を切実に求めています。
上海永明電子有限公司は先日、インフィニオンの第7世代IGBTに最適な4つの優れた利点を備えたDCサポートフィルムコンデンサを発売しました。また、SiCシステムにおける安定性、信頼性、小型化、コストといった課題の解決にも貢献します。
フィルムコンデンサはメインドライブアプリケーションにおいて約90%の普及率を達成しています。なぜSiCとIGBTにはフィルムコンデンサが必要なのでしょうか？
近年、エネルギー貯蔵、充電、電気自動車（EV）といった新エネルギー産業の急速な発展に伴い、DCリンクコンデンサの需要が急増しています。簡単に言えば、DCリンクコンデンサは回路内のバッファとして機能し、バス端からの高パルス電流を吸収し、バス電圧を平滑化することで、IGBTおよびSiC MOSFETスイッチを高パルス電流や過渡電圧の影響から保護します。
通常、アルミ電解コンデンサはDCサポート用途に使用されます。しかし、新エネルギー車のバス電圧が400Vから800Vに上昇し、太陽光発電システムが1500V、さらには2000Vへと移行するにつれて、フィルムコンデンサの需要が大幅に増加しています。
データによると、2022年にはDC-Linkフィルムコンデンサを搭載した電動駆動インバータの設置容量は511万1700台に達し、電子制御機器全体の設置容量の88.7%を占めました。富迪動力、テスラ、イノヴァンス・テクノロジー、日本電産、ウィラン・パワーといった大手電子制御機器メーカーは、いずれも自社の駆動インバータにDC-Linkフィルムコンデンサを採用しており、設置容量比率は最大82.9%に達しています。これは、フィルムコンデンサが電解コンデンサに代わり、電動駆動市場の主流となったことを示しています。
これは、アルミ電解コンデンサの最大耐電圧が約630Vであるためです。700Vを超える高電圧・高電力アプリケーションでは、使用要件を満たすために複数の電解コンデンサを直列および並列に接続する必要があり、エネルギー損失、部品コスト、信頼性の問題が生じます。
マレーシア大学の研究論文によると、シリコンIGBTハーフブリッジインバータのDCリンクには電解コンデンサが一般的に使用されていますが、電解コンデンサの等価直列抵抗（ESR）が高いため、電圧サージが発生する可能性があるとのことです。シリコンベースのIGBTソリューションと比較して、SiC MOSFETはスイッチング周波数が高いため、ハーフブリッジインバータのDCリンクにおける電圧サージ振幅が高くなります。電解コンデンサの共振周波数はわずか4kHzで、SiC MOSFETインバータの電流リップルを吸収するには不十分であるため、デバイスの性能低下や損傷につながる可能性があります。
そのため、電気駆動インバータや太陽光発電インバータなど、信頼性が求められるDCアプリケーションでは、フィルムコンデンサが一般的に選択されます。アルミ電解コンデンサと比較すると、フィルムコンデンサは耐電圧性が高く、ESRが低く、極性がなく、性能が安定しており、寿命が長いなどの優れた性能を備えており、リップル耐性に優れ、より信頼性の高いシステム設計を可能にします。
さらに、システムにフィルムコンデンサを使用することで、SiC MOSFETの高周波特性と低損失という利点を効果的に活用でき、システム内の受動部品（インダクタ、トランス、コンデンサ）のサイズと重量を大幅に削減できます。Wolfspeedの調査によると、10kWのシリコンベースIGBTインバータには22個のアルミ電解コンデンサが必要ですが、40kWのSiCインバータでは8個のフィルムコンデンサで済むため、PCB面積を大幅に削減できます。
YMIN、新エネルギー産業を支える4つの大きなメリットを備えた新フィルムコンデンサを発売
YMINは、市場の切迫した需要に応えるため、DCサポートフィルムコンデンサのMDPおよびMDRシリーズを新たに発売しました。高度な製造プロセスと高品質の材料を採用したこれらのコンデンサは、インフィニオンなどの世界的なパワー半導体リーダーが提供するSiC MOSFETおよびシリコンベースIGBTの動作要件に完全に適合しています。
YMIN の MDP および MDR シリーズのフィルム コンデンサには、等価直列抵抗 (ESR) が低い、定格電圧が高い、漏れ電流が低い、温度安定性が高いなど、いくつかの注目すべき特徴があります。
まず、YMINのフィルムコンデンサは低ESR設計を特徴としており、SiC MOSFETおよびシリコンベースIGBTのスイッチング時の電圧ストレスを効果的に低減します。これにより、コンデンサの損失を最小限に抑え、システム全体の効率を向上させます。さらに、これらのコンデンサは定格電圧が高く、より高い電圧条件に耐えることができ、システムの安定した動作を保証します。
YMIN フィルム コンデンサの MDP および MDR シリーズは、それぞれ 5uF ～ 150uF および 50uF ～ 3000uF の静電容量範囲と、350V ～ 1500V および 350V ～ 2200V の電圧範囲を提供します。
第二に、YMINの最新フィルムコンデンサは、リーク電流が低く、温度安定性に優れています。電気自動車の電子制御システムは一般的に高出力であるため、発熱がフィルムコンデンサの寿命と信頼性に大きな影響を与える可能性があります。この問題に対処するため、YMINのMDPシリーズおよびMDRシリーズは、高品質の材料と高度な製造技術を駆使し、コンデンサの放熱構造を改善しました。これにより、高温環境下でも安定した性能を確保し、温度上昇によるコンデンサ値の低下や故障を防止します。さらに、これらのコンデンサは長寿命化を実現し、パワーエレクトロニクスシステムをより信頼性の高い形でサポートします。
第三に、YMINのMDPおよびMDRシリーズコンデンサは、小型化と高電力密度を特徴としています。例えば、800V電気駆動システムでは、コンデンサやその他の受動部品の小型化を促進するためにSiCデバイスが採用されており、電子制御の小型化が進んでいます。YMINは革新的なフィルム製造技術を採用しており、システム全体の統合性と効率性を向上させるだけでなく、システムのサイズと重量を削減し、デバイスの携帯性と柔軟性を向上させています。
YMINのDC-Linkフィルムコンデンサシリーズは、市場の他のフィルムコンデンサと比較して、dv/dt耐量が30%向上し、寿命も30%延長しています。これにより、SiC/IGBT回路の信頼性が向上するだけでなく、コスト効率も向上し、フィルムコンデンサの普及における価格障壁を克服します。
YMINは業界のパイオニアとして、20年以上にわたりコンデンサ分野に深く関わってきました。その高電圧コンデンサは、車載OBC、新エネルギー充電スタンド、太陽光発電インバータ、産業用ロボットなどのハイエンド分野において、長年にわたり安定的に採用されてきました。この新世代フィルムコンデンサ製品は、フィルムコンデンサの製造工程における制御と設備の様々な課題を解決し、世界有数の企業による信頼性認証を取得し、大規模な適用を実現することで、より多くの顧客に対して製品の信頼性を証明しました。YMINは今後も長年の技術蓄積を活かし、高信頼性でコスト効率の高いコンデンサ製品を通じて、新エネルギー産業の急速な発展を支援していきます。
詳細については、www.ymin.cn.
投稿日時: 2024年7月7日