الحصان الجيد يستحق سرجًا جيدًا! للاستفادة الكاملة من مزايا أجهزة SiC، من الضروري أيضًا إقران نظام الدائرة بمكثفات مناسبة. بدءًا من وحدة التحكم الرئيسية في السيارات الكهربائية ووصولًا إلى سيناريوهات الطاقة الجديدة عالية الطاقة مثل العاكسات الكهروضوئية، أصبحت مكثفات الأغشية شائعة الاستخدام تدريجيًا، والسوق بحاجة ماسة إلى منتجات عالية الأداء بتكلفة معقولة.
أطلقت شركة شنغهاي يونغ مينغ للإلكترونيات المحدودة مؤخرًا مكثفات أغشية دعم التيار المستمر، والتي تتميز بأربع مزايا بارزة تجعلها مناسبة لترانزستورات IGBT من الجيل السابع من شركة إنفينيون. كما أنها تُسهم في مواجهة تحديات الاستقرار والموثوقية والتصغير والتكلفة في أنظمة SiC.
تحقق مكثفات الأغشية اختراقًا يقارب 90% في تطبيقات المحركات الرئيسية. لماذا نحتاجها في SiC و IGBT؟
في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع لصناعات الطاقة الجديدة، مثل تخزين الطاقة والشحن والمركبات الكهربائية، ازداد الطلب على مكثفات DC-Link بشكل كبير. باختصار، تعمل مكثفات DC-Link كعازلات في الدوائر، حيث تمتص تيارات النبضات العالية من طرف الناقل، وتُنعم جهد الناقل، مما يحمي مفاتيح IGBT و SiC MOSFET من تيارات النبضات العالية وتأثيرات الجهد العابر.
عادةً ما تُستخدم مكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية في تطبيقات دعم التيار المستمر. ومع ذلك، مع ارتفاع جهد ناقل مركبات الطاقة الجديدة من 400 فولت إلى 800 فولت، وانتقال أنظمة الطاقة الكهروضوئية إلى 1500 فولت وحتى 2000 فولت، يزداد الطلب على مكثفات الأغشية بشكل ملحوظ.
تشير البيانات إلى أنه في عام ٢٠٢٢، بلغت السعة المُركّبة لمُحوّلات الدفع الكهربائية المُعتمدة على مُكثّفات DC-Link الغشائية ٥.١١٧ مليون وحدة، مُشكّلةً ٨٨.٧٪ من إجمالي السعة المُركّبة لأنظمة التحكم الإلكترونية. تستخدم شركات التحكم الإلكتروني الرائدة، مثل Fudi Power وTesla وInovance Technology وNidec وWiran Power، مُكثّفات DC-Link الغشائية في مُحوّلات الدفع الخاصة بها، بنسبة سعة مُركّبة إجمالية تصل إلى ٨٢.٩٪. يُشير هذا إلى أن مُكثّفات الأغشية قد حلّت محلّ المُكثّفات الإلكتروليتية كخيار رئيسي في سوق أنظمة التحكم الكهربائية.
يرجع ذلك إلى أن أقصى مقاومة جهد لمكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية تبلغ حوالي 630 فولت. في تطبيقات الجهد العالي والطاقة العالية التي تزيد عن 700 فولت، يلزم توصيل مكثفات إلكتروليتية متعددة على التوالي والتوازي لتلبية متطلبات الاستخدام، مما يؤدي إلى فقدان إضافي للطاقة، وتكلفة إضافية، ومشاكل في الموثوقية.
تشير ورقة بحثية من جامعة ماليزيا إلى أن المكثفات الإلكتروليتية تُستخدم عادةً في وصلة التيار المستمر لعاكسات نصف الجسر IGBT السيليكونية، إلا أن ارتفاعات الجهد قد تحدث بسبب المقاومة التسلسلية المكافئة العالية (ESR) للمكثفات الإلكتروليتية. بالمقارنة مع حلول IGBT القائمة على السيليكون، تتميز ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون بترددات تحويل أعلى، مما يؤدي إلى زيادة سعة ارتفاع الجهد في وصلة التيار المستمر لعاكسات نصف الجسر. قد يؤدي هذا إلى تدهور أداء الجهاز أو حتى تلفه، لأن تردد الرنين للمكثفات الإلكتروليتية يبلغ 4 كيلوهرتز فقط، وهو غير كافٍ لامتصاص تموجات التيار في ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون.
لذلك، في تطبيقات التيار المستمر ذات متطلبات الموثوقية العالية، مثل محولات الدفع الكهربائي والمحولات الكهروضوئية، تُختار عادةً مكثفات الأغشية. بالمقارنة مع مكثفات الألومنيوم الكهروليتية، تشمل مزايا أدائها مقاومة أعلى للجهد، ومعامل ESR أقل، وعدم وجود قطبية، وأداءً أكثر استقرارًا، وعمرًا افتراضيًا أطول، مما يتيح تصميم نظام أكثر موثوقية مع مقاومة أقوى للتموج.
بالإضافة إلى ذلك، يُمكن لاستخدام مكثفات الأغشية في النظام الاستفادة بشكل متكرر من مزايا ترددات MOSFET عالية التردد ومنخفضة الفقد في SiC، مما يُقلل بشكل كبير من حجم ووزن المكونات السلبية (المحثات، المحولات، المكثفات) في النظام. وفقًا لبحث أجرته شركة Wolfspeed، يتطلب عاكس IGBT قائم على السيليكون بقدرة 10 كيلوواط 22 مكثفًا كهربائيًا من الألومنيوم، بينما يحتاج عاكس SiC بقدرة 40 كيلوواط 8 مكثفات أغشية فقط، مما يُقلل بشكل كبير من مساحة لوحة الدوائر المطبوعة.
YMIN تطلق مكثفات أفلام جديدة بأربع مزايا رئيسية لدعم صناعة الطاقة الجديدة
لتلبية احتياجات السوق الملحة، أطلقت شركة YMIN مؤخرًا سلسلتي مكثفات غشاء دعم التيار المستمر MDP وMDR. بفضل عمليات التصنيع المتقدمة والمواد عالية الجودة، تتوافق هذه المكثفات تمامًا مع متطلبات تشغيل ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) وترادات IGBT القائمة على السيليكون من شركات رائدة عالميًا في مجال أشباه الموصلات الكهربائية، مثل Infineon.
تتمتع مكثفات الأفلام من سلسلة MDP وMDR من YMIN بالعديد من الميزات البارزة: مقاومة متسلسلة مكافئة (ESR) أقل، وجهد مقنن أعلى، وتيار تسرب أقل، واستقرار درجة حرارة أعلى.
أولاً، تتميز مكثفات YMIN الغشائية بتصميم منخفض المقاومة الكهروستاتيكية (ESR)، مما يقلل بشكل فعال من إجهاد الجهد أثناء تبديل ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) وترازعات IGBT القائمة على السيليكون، مما يقلل من خسائر المكثفات ويحسن كفاءة النظام بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، تتميز هذه المكثفات بجهد مُصنّف أعلى، مما يجعلها قادرة على تحمل ظروف الجهد العالي وضمان استقرار تشغيل النظام.
توفر سلسلة MDP وMDR من مكثفات الأفلام YMIN نطاقات سعة 5uF-150uF و50uF-3000uF، ونطاقات جهد 350V-1500V و350V-2200V، على التوالي.
ثانيًا، تتميز أحدث مكثفات الأغشية من YMIN بتيار تسرب أقل واستقرار أعلى في درجة الحرارة. في أنظمة التحكم الإلكترونية للسيارات الكهربائية، والتي عادةً ما تكون عالية الطاقة، يمكن أن يؤثر توليد الحرارة الناتج بشكل كبير على عمر وموثوقية مكثفات الأغشية. لمعالجة هذا، تستخدم سلسلتا MDP وMDR من YMIN مواد عالية الجودة وتقنيات تصنيع متقدمة لتصميم هيكل حراري مُحسّن للمكثفات. يضمن هذا أداءً مستقرًا حتى في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، مما يمنع تدهور قيمة المكثف أو تلفه بسبب ارتفاع درجة الحرارة. علاوة على ذلك، تتميز هذه المكثفات بعمر أطول، مما يوفر دعمًا أكثر موثوقية لأنظمة إلكترونيات الطاقة.
ثالثًا، تتميز مكثفات سلسلتي MDP وMDR من YMIN بحجم أصغر وكثافة طاقة أعلى. على سبيل المثال، في أنظمة الدفع الكهربائي بجهد 800 فولت، يتجه الاتجاه إلى استخدام أجهزة SiC لتقليل حجم المكثفات والمكونات السلبية الأخرى، مما يُعزز تصغير حجم أدوات التحكم الإلكترونية. وقد استخدمت YMIN تقنية تصنيع أغشية مبتكرة، مما يزيد من تكامل النظام وكفاءته بشكل عام، ويقلل أيضًا من حجم النظام ووزنه، مما يُعزز سهولة نقل الأجهزة ومرونتها.
بشكل عام، تُحسّن سلسلة مكثفات الأغشية DC-Link من YMIN قدرة تحمل الجهد الكهربي/الجهد الكهربي بنسبة 30%، وتُطيل عمرها الافتراضي بنسبة 30% مقارنةً بمكثفات الأغشية الأخرى المتوفرة في السوق. هذا لا يُحسّن موثوقية دوائر SiC/IGBT فحسب، بل يُحسّن أيضًا من حيث التكلفة، مُتغلبًا على عوائق السعر في الاستخدام الواسع لمكثفات الأغشية.
بصفتها شركة رائدة في هذا المجال، انخرطت شركة YMIN بعمق في مجال المكثفات لأكثر من 20 عامًا. وقد استُخدمت مكثفاتها عالية الجهد بثبات في مجالات متقدمة، مثل لوحات الدوائر المطبوعة (OBC) المدمجة، وأكوام شحن الطاقة الجديدة، والمحولات الكهروضوئية، والروبوتات الصناعية لسنوات عديدة. يُسهم هذا الجيل الجديد من منتجات مكثفات الأغشية الرقيقة في حل العديد من التحديات في التحكم في عملية إنتاجها ومعداتها، وقد حصل على شهادات موثوقية من شركات عالمية رائدة، وحقق تطبيقات واسعة النطاق، مما يُثبت موثوقية المنتج لعملاء أكبر. في المستقبل، ستُوظّف YMIN خبرتها التقنية طويلة الأمد لدعم التطور السريع لصناعة الطاقة الجديدة من خلال منتجات مكثفات عالية الموثوقية وفعالة من حيث التكلفة.
لمزيد من المعلومات، يرجى زيارةwww.ymin.cn.
وقت النشر: ٧ يوليو ٢٠٢٤