좋은 말에는 좋은 안장이 필요하듯이, SiC 소자의 장점을 최대한 활용하려면 회로 시스템에 적합한 커패시터를 함께 사용하는 것이 필수적입니다. 전기 자동차의 주 구동 제어부터 태양광 인버터와 같은 고출력 신에너지 분야에 이르기까지 필름 커패시터는 점차 주류로 자리 잡고 있으며, 시장에서는 높은 가성비의 제품에 대한 수요가 시급합니다.
최근 상하이 용밍 전자(Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.)는 인피니언의 7세대 IGBT에 적합한 네 가지 뛰어난 장점을 지닌 DC 지원 필름 커패시터를 출시했습니다. 이 커패시터는 SiC 시스템의 안정성, 신뢰성, 소형화 및 비용 문제 해결에도 도움을 줍니다.
필름 커패시터는 메인 드라이브 애플리케이션에서 거의 90%의 보급률을 달성했습니다. 그렇다면 SiC와 IGBT에는 왜 필름 커패시터가 필요할까요?
최근 에너지 저장, 충전, 전기 자동차(EV) 등 신에너지 산업이 급속도로 발전함에 따라 DC-링크 커패시터에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다. 간단히 말해, DC-링크 커패시터는 회로에서 버퍼 역할을 하여 버스 단자에서 발생하는 높은 펄스 전류를 흡수하고 버스 전압을 평활화함으로써 IGBT 및 SiC MOSFET 스위치를 높은 펄스 전류와 과도 전압 충격으로부터 보호합니다.
일반적으로 알루미늄 전해 콘덴서는 직류(DC) 지원 용도에 사용됩니다. 그러나 신에너지 자동차의 버스 전압이 400V에서 800V로 증가하고 태양광 발전 시스템이 1500V, 나아가 2000V까지 발전함에 따라 필름 콘덴서에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다.
데이터에 따르면 2022년 DC-Link 필름 콘덴서 기반 전기 구동 인버터의 설치 용량은 511만 1천 7백만 대에 달했으며, 이는 전체 전자 제어 장치 설치 용량의 88.7%를 차지했습니다. 후디파워, 테슬라, 이노반스 테크놀로지, 니덱, 위란파워 등 주요 전자 제어 장치 제조업체들은 모두 자사 구동 인버터에 DC-Link 필름 콘덴서를 사용하고 있으며, 이들 기업의 설치 용량 합계는 최대 82.9%에 이릅니다. 이는 전기 구동 시장에서 필름 콘덴서가 전해 콘덴서를 대체하며 주류로 자리 잡았음을 보여줍니다.
이는 알루미늄 전해 콘덴서의 최대 내전압이 약 630V이기 때문입니다. 700V 이상의 고전압 및 고출력 애플리케이션에서는 사용 요구 사항을 충족하기 위해 여러 개의 전해 콘덴서를 직렬 및 병렬로 연결해야 하는데, 이로 인해 에너지 손실, BOM 비용 증가 및 신뢰성 문제가 발생합니다.
말레이시아 대학교의 연구 논문에 따르면, 실리콘 IGBT 하프 브리지 인버터의 DC 링크에는 일반적으로 전해 콘덴서가 사용되지만, 전해 콘덴서의 높은 등가 직렬 저항(ESR)으로 인해 전압 서지가 발생할 수 있습니다. 실리콘 기반 IGBT 솔루션과 비교했을 때, SiC MOSFET은 스위칭 주파수가 더 높아 하프 브리지 인버터의 DC 링크에서 더 큰 전압 서지 진폭을 발생시킵니다. 전해 콘덴서의 공진 주파수는 4kHz에 불과하여 SiC MOSFET 인버터의 전류 리플을 흡수하기에 불충분하기 때문에, 이는 소자 성능 저하 또는 손상으로 이어질 수 있습니다.
따라서 전기 구동 인버터 및 태양광 인버터와 같이 높은 신뢰성이 요구되는 DC 애플리케이션에서는 일반적으로 필름 커패시터가 선택됩니다. 알루미늄 전해 커패시터와 비교했을 때, 필름 커패시터는 높은 전압 저항, 낮은 등가 직렬 저항(ESR), 무극성, 더욱 안정적인 성능, 그리고 긴 수명 등의 성능상의 이점을 제공하여 리플 저항성이 뛰어난 더욱 안정적인 시스템 설계를 가능하게 합니다.
또한, 시스템에 필름 커패시터를 사용하면 SiC MOSFET의 고주파수 저손실 특성을 반복적으로 활용할 수 있어 시스템 내 수동 부품(인덕터, 트랜스포머, 커패시터)의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있습니다. 울프스피드(Wolfspeed)의 연구에 따르면, 10kW 실리콘 기반 IGBT 인버터에는 22개의 알루미늄 전해 커패시터가 필요한 반면, 40kW SiC 인버터에는 8개의 필름 커패시터만 필요하므로 PCB 면적을 크게 줄일 수 있습니다.
YMIN, 신에너지 산업 지원을 위한 4가지 주요 장점을 갖춘 새로운 필름 커패시터 출시
시급한 시장 수요에 대응하기 위해 YMIN은 최근 DC 지원 필름 커패시터인 MDP 및 MDR 시리즈를 출시했습니다. 첨단 제조 공정과 고품질 소재를 사용하여 제작된 이 커패시터는 인피니언과 같은 세계적인 전력 반도체 기업의 SiC MOSFET 및 실리콘 기반 IGBT의 작동 요구 사항과 완벽하게 호환됩니다.
YMIN의 MDP 및 MDR 시리즈 필름 커패시터는 낮은 등가 직렬 저항(ESR), 높은 정격 전압, 낮은 누설 전류 및 높은 온도 안정성과 같은 몇 가지 주목할 만한 특징을 가지고 있습니다.
첫째, YMIN의 필름 커패시터는 낮은 ESR 설계를 특징으로 하여 SiC MOSFET 및 실리콘 기반 IGBT의 스위칭 시 발생하는 전압 스트레스를 효과적으로 줄여 커패시터 손실을 최소화하고 전체 시스템 효율을 향상시킵니다. 또한, 이 커패시터는 정격 전압이 높아 고전압 조건에서도 안정적으로 작동하여 시스템의 안정적인 운영을 보장합니다.
YMIN 필름 커패시터의 MDP 및 MDR 시리즈는 각각 5uF~150uF 및 50uF~3000uF의 정전 용량 범위와 350V~1500V 및 350V~2200V의 전압 범위를 제공합니다.
둘째로, YMIN의 최신 필름 콘덴서는 누설 전류가 낮고 온도 안정성이 뛰어납니다. 일반적으로 고출력을 사용하는 전기 자동차 전자 제어 시스템의 경우, 발생하는 열이 필름 콘덴서의 수명과 신뢰성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 YMIN의 MDP 및 MDR 시리즈는 고품질 소재와 첨단 제조 기술을 적용하여 콘덴서의 열 구조를 개선했습니다. 이를 통해 고온 환경에서도 안정적인 성능을 보장하고, 온도 상승으로 인한 콘덴서 값 저하 또는 고장을 방지합니다. 또한, 이러한 콘덴서는 수명이 길어 전력 전자 시스템에 더욱 안정적인 지원을 제공합니다.
셋째로, YMIN의 MDP 및 MDR 시리즈 커패시터는 소형화와 고전력 밀도를 특징으로 합니다. 예를 들어, 800V 전기 구동 시스템에서는 커패시터 및 기타 수동 부품의 크기를 줄이기 위해 SiC 소자를 사용하는 추세이며, 이는 전자 제어 장치의 소형화를 촉진합니다. YMIN은 혁신적인 박막 제조 기술을 적용하여 전체 시스템의 통합 및 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 시스템의 크기와 무게를 줄여 장치의 휴대성과 유연성을 높였습니다.
전반적으로 YMIN의 DC-Link 필름 콘덴서 시리즈는 시중의 다른 필름 콘덴서 대비 dv/dt 내전압 성능이 30% 향상되었고 수명 또한 30% 증가했습니다. 이는 SiC/IGBT 회로의 신뢰성을 높일 뿐만 아니라 비용 효율성 또한 향상시켜 필름 콘덴서의 광범위한 적용을 가로막는 가격 장벽을 극복하는 데 기여합니다.
업계 선도 기업인 YMIN은 20년 이상 콘덴서 분야에 깊이 관여해 왔습니다. YMIN의 고전압 콘덴서는 차량용 BBC, 신에너지 충전기, 태양광 인버터, 산업용 로봇 등 고급 분야에 오랫동안 안정적으로 적용되어 왔습니다. 이번 차세대 필름 콘덴서 제품은 필름 콘덴서 생산 공정 제어 및 장비의 여러 문제점을 해결하고, 세계 유수의 기업들과 신뢰성 인증을 완료했으며, 대규모 적용을 통해 더 많은 고객에게 제품의 신뢰성을 입증했습니다. 앞으로 YMIN은 오랜 기간 축적해 온 기술력을 바탕으로 고신뢰성 및 비용 효율적인 콘덴서 제품을 통해 신에너지 산업의 빠른 발전을 지원할 것입니다.
더 자세한 정보를 원하시면 다음 웹사이트를 방문하세요.www.ymin.cn.
게시 시간: 2024년 7월 7일