필름 콘덴서 제품의 장점
초창기 DC 지원용 필름 콘덴서는 모두 전해 콘덴서를 사용했습니다. 필름 콘덴서 기술의 발전, 특히 베이스 필름 기술의 발전과 금속화 분할 기술의 등장으로 필름 콘덴서의 크기가 점점 작아졌을 뿐만 아니라 내전압 수준 또한 상당한 수준을 유지하게 되었습니다. 현재는 점점 더 많은 기업들이 고온 폴리프로필렌 필름 콘덴서를 DC 지원 콘덴서로 사용하고 있습니다. 대표적인 예로 토요타 프리우스 개량 모델을 들 수 있으며, 국내 자동차 회사 중 BYD F3DM과 E6 모델 역시 DC 지원 콘덴서로 필름 콘덴서를 사용하고 있습니다. 1세대 토요타 프리우스에는 전해 콘덴서가 사용되었지만, 2세대부터는 DC-LINK 필름 필터 콘덴서가 사용되었습니다.
A. 우수한 제품 안전성과 강력한 과전압 저항성
필름 콘덴서는 자가 복구 특성을 가지고 있으며 1EC61071 표준에 따라 설계되었기 때문에 서지 전압 저항이 정격 전압의 1.5배 이상입니다. 또한, 분할 필름 기술을 사용하여 이론적으로 단락 파괴가 발생하지 않아 안전성이 크게 향상되었습니다. 일반적인 고장 모드는 개방 회로입니다. 특정 응용 분야에서는 콘덴서의 피크 전압 저항 또한 콘덴서 평가에 중요한 지표입니다. 실제로 전해 콘덴서의 최대 허용 서지 전압은 정격 전압의 1.2배이므로 사용자는 정격 전압보다는 피크 전압을 고려해야 합니다.
B. 우수한 온도 특성을 가지며, 제품의 온도 범위는 -40°C에서 105°C까지 넓습니다.
직류 지지 필름 커패시터에 사용되는 고온 폴리프로필렌 필름은 폴리에스터 필름이나 전해 커패시터에는 없는 온도 안정성을 가지고 있습니다. 온도가 상승함에 따라 폴리프로필렌 필름 커패시터의 용량은 전체적으로 감소하지만, 감소율은 약 300PPM/°C로 매우 작습니다. 반면 폴리에스터 필름의 용량 변화는 고온이든 저온이든 관계없이 온도에 따라 훨씬 크게 나타나며, 그 범위는 +200~+600PPM/°C에 달합니다.
C. 안정적인 주파수 특성, 우수한 고주파 특성을 지닌 제품
현재 대부분의 컨트롤러 스위칭 주파수는 약 10kHz이므로 제품은 우수한 고주파 성능을 갖춰야 합니다. 전해 콘덴서와 폴리에스터 필름 콘덴서의 경우, 이러한 요구 사항을 충족하는 데 어려움이 있습니다.
D. 극성이 없으며 역전압을 견딜 수 있습니다.
필름 콘덴서의 전극은 얇은 막 위에 증착된 나노 크기의 금속으로 이루어져 있습니다. 극성이 없기 때문에 사용자가 양극과 음극을 고려할 필요 없이 매우 편리하게 사용할 수 있습니다. 반면 전해 콘덴서의 경우, 역전압이 전해 콘덴서 정격 전압(Un)의 1.5배를 초과하면 콘덴서 내부에서 화학 반응이 일어납니다. 이 전압이 장시간 지속되면 콘덴서가 폭발하거나, 내부 압력이 해제되면서 전해액이 유출될 수 있습니다.
E. 정격 전압이 높아 직렬 및 평형 저항이 필요하지 않습니다.
출력 증대를 위해 하이브리드 자동차와 연료전지 자동차의 버스 전압이 증가하는 추세입니다. 시중에 판매되는 차량의 모터에 공급되는 일반적인 배터리 전압은 280V, 330V, 480V입니다. 이에 맞는 콘덴서는 제조사마다 다르지만, 일반적으로 450V, 600V, 800V 용량에 0.32mF에서 2mF까지의 용량을 사용합니다. 전해 콘덴서의 정격 전압은 500V를 넘지 않으므로, 버스 전압이 500V를 초과할 경우 콘덴서 뱅크의 내전압을 높이기 위해 전해 콘덴서를 직렬로 연결해야 합니다. 하지만 이렇게 하면 콘덴서 뱅크의 부피와 비용이 증가할 뿐만 아니라 회로의 인덕턴스와 등가저항(ESR)도 증가합니다.
F. 낮은 ESR, 강력한 리플 전류 저항
필름 콘덴서는 200mA/μF 이상의 용량을 가지며, 전해 콘덴서는 20mA/μF의 리플 전류 용량을 가집니다. 이러한 특징은 시스템에 필요한 콘덴서 용량을 크게 줄일 수 있습니다.
G. 로우 ESL
인버터의 저인덕턴스 설계는 주 부품인 DC-링크 커패시터의 인덕턴스를 극도로 낮춰야 함을 요구합니다. 고성능 DC-링크 DC 필터 필름 커패시터는 자체 인덕턴스를 최소화(<30nH)하기 위해 버스바를 커패시터 모듈에 통합하여 필요한 스위칭 주파수에서 발진 효과를 크게 줄입니다. 따라서 DC-링크 커패시터와 병렬로 연결되는 흡수 커패시터는 종종 생략되고, 커패시터 전극은 IGBT에 직접 연결됩니다.
H. 강한 서지 전류 저항
순간적인 대전류를 견딜 수 있습니다. 파형 절단 기술과 콘덴서 코팅 두께 강화 기술을 통해 제품의 서지 전류 온도 및 기계적 충격 내성을 향상시켰습니다.
J. 긴 서비스 수명
필름 콘덴서는 노화 방지 특성 덕분에 수명이 매우 길며, 특히 정격 전압 및 정격 작동 온도에서 15,000~20,000시간 이상 사용 가능합니다. 평균 주행 속도가 30km/h일 경우 450,000km까지 주행할 수 있어 차량의 주행 거리에 충분합니다.
고성능 DC-LINK 필름 커패시터는 새로운 제조 공정과 금속화 필름 기술을 적용하여 기존 필름 커패시터보다 에너지 밀도를 높여 크기를 줄였습니다. 또한, 커패시터 코어와 버스바를 통합하여 고객의 다양한 크기 요구 사항을 충족함으로써 인버터 모듈 전체를 더욱 소형화할 뿐만 아니라, 응용 회로의 기생 인덕턴스를 크게 감소시켜 회로 성능을 더욱 안정적으로 만듭니다. 전기 자동차에 사용되는 회로 설계는 고전압, 고유효 전류, 과전압, 역전압, 고피크 전류 및 긴 수명과 같은 높은 내성 및 안정성을 요구합니다. 이러한 요구 사항을 충족하는 DC 지원 커패시터로서 필름 커패시터는 전기 자동차에 최적의 선택입니다.
CRE는 전기차 및 하이브리드 전기차용 전문 콘덴서 솔루션을 제공합니다. 당사의 DKMJ-AP 시리즈와 DMJ-PC 시리즈는 전기차 및 하이브리드 전기차 모터 컨트롤러에서 중요한 DC 링크 필터링 기능을 제공합니다. 이 제품들은 작은 크기에 대용량 에너지 용량을 갖추고 있으며, 넓은 밴드갭(WGB)을 통해 고객의 생산 요구사항을 충족합니다.
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