Come scegliere il condensatore giusto per le applicazioni DC link

Grazie ai progressi nella tecnologia dei semiconduttori di potenza e ai miglioramenti nella topologia dei circuiti, gli attuali circuiti di alimentazione a commutazione e inverter offrono prestazioni più elevate a una velocità senza precedenti. L'efficienza è stata migliorata, il consumo energetico in standby si sta rapidamente spostando nella zona verde dell'energia e le dimensioni dei circuiti fisici si stanno riducendo. Anche la speranza di vita è stata migliorata.

Dietro questa spinta di prestazioni stanno cambiando le aree di applicazione. Alimentatori e inverter più piccoli sono più adatti per ridurre i prodotti industriali e di consumo. Un tempo limitati nel campo di applicazione del mercato, gli inverter sono ora al centro di ogni sistema di energia solare, eolica e idrica, nonché di dispositivi UPS, alimentatori portatili e altro ancora. Inoltre, l'affidabilità del prodotto è fondamentale in molte applicazioni critiche.

Sebbene gran parte di questi miglioramenti possa essere attribuita ai produttori di semiconduttori e ai loro tecnici applicativi, sono stati fatti anche significativi progressi nella tecnologia dei condensatori. I condensatori elettrolitici in alluminio sono da molti anni la struttura portante della progettazione di alimentatori e rimangono la scelta migliore per molte applicazioni.

Anche se non abbiamo visto alcun progresso rivoluzionario nella tecnologia elettrolitica dell'alluminio, ci sono stati molti sviluppi tecnologici nel corso degli anni. Questo scorrimento li ha resi più piccoli, più affidabili e con valori nominali di ESR e corrente di ripple inferiori. Questi ultimi due sono particolarmente importanti per qualsiasi circuito di alimentazione che impiega circuiti di collegamento DC. Questo, ovviamente, include alimentatori e inverter di commutazione.

I condensatori a film metallizzato per l'alimentazione elettrica avanzano ancora più velocemente dei condensatori elettrolitici. Abbiamo assistito a miglioramenti evolutivi nei materiali in pellicola, nella metallizzazione e nella costruzione generale dei dispositivi. Mentre i condensatori elettrolitici e a film di potenza metallizzati hanno alcune applicazioni sovrapposte, ogni contenitore ha uno scenario di adattamento ottimale. Inoltre, i condensatori a film possono essere utilizzati per una gamma più ampia di fattori di forma e terminazioni.

Che cos'è un collegamento DC?

Un circuito di collegamento in CC (noto anche come collegamento bus) ) viene utilizzato principalmente per bilanciare variazioni transitorie di potenza tra una sorgente di ingresso e un carico di uscita o circuito di alimentazione (figura 1). Nell'esempio di un alimentatore switching, l'alimentazione CA viene convertita in CC senza passare attraverso un trasformatore e viene alimentata ad un oscillatore di potenza ad alta frequenza. Dopo la rettifica, un condensatore bus CC viene applicato dal terminale positivo al terminale negativo. Nell'invertitore di potenza, il condensatore di collegamento CC è posto in parallelo con l'ingresso per minimizzare l'effetto delle variazioni di tensione quando il carico cambia. Il condensatore di collegamento CC fornisce anche un percorso a bassa impedenza per la corrente di ripple generata dal circuito di commutazione di potenza.

Conclusione

La scelta del condensatore migliore per un inverter di potenza o un'altra applicazione di collegamento CC generalmente inizia con il confronto della capacità e della corrente di ripple richieste. Assicurarsi che le specifiche che si stanno confrontando si riferano agli stessi criteri operativi. Quando si inizia con un circuito di applicazione del produttore di semiconduttori, utilizzare la tecnologia dielettrica consigliata, poiché le diverse topologie dei circuiti potrebbero non corrispondere alle diverse tecnologie dei condensatori. Confrontare il costo della corrente di ripple minima richiesta per la durata prevista del prodotto in base ai requisiti di tensione e capacità.

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