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TDK | CeraLink® 电容器快速切换逆变器的革新

继上周介绍了压电产品之一的PowerHap, 本周大家介绍另一款压电技术的产品CeraLink®。

继上周介绍了压电产品之一的PowerHap, 本周大家介绍另一款压电技术的产品CeraLink®


CeraLink® 是一系列非常紧凑的电容器,用于稳定直流链路中的电压。因此它们适合用作缓冲器或直流母线电容器。这些产品基于 PLZT 陶瓷,旨在为工程师提供针对快速开关转换器、空间要求非常紧凑的转换器和需要承受高工作温度的转换器优化的紧凑型组件。


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  概述  




TDK电子CeraLink®电容器采用了新型专利反铁电电容器技术,随着电压的增加该材料的电容值随之增大。凭借 基于该反铁电电容器新型专利技术,TDK电子CeraLink®电容器的电容值随着电压增大而增大。



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电容值相对于电压


借助ESL和ESR极低的属性,CeraLink®电容器可支持更高的切换频率以及成本更低且更稳定的半导体器件(如高速IGBT相对于MOSFET)。此外,由于需要显著降低制造的复杂性、芯片面积通常小于超接面MOSFET和其高切换频率,最新的IGBT具有卓越的性价比。该类型解决方案的成本通常比MOSFET解决方案低三分之一,此外,电容值、电路板空间、磁性元件和散热器等尺寸也可显著降低,因此,总方案成本 (TCS) 可降低40%多。


在用于系统集成时,CeraLink®可降低由过压(由系统方法引起)造成半导体器件损坏的风险。




新型专利系统解决方案

CeraLink®的多层设计采用了一种带铜内电极的新型设计陶瓷材料,在性价比方面具有明显的优势。


优势

  • ESR随着温度大幅降低

  • ESL极低

  • 铜内电极材料的属性很有利于高频切换,损耗低,且支持高Imax的快速转换率。

  • 适用于切换频率高达1 MHz及以上的应用

  • 宽工作温度范围,温度可高达 +150 °C(还适用于SiC/ GaN)

  • 高频时损耗低

  • 支持快速切换半导体

  • 可进一步减小系统级电力电子设备尺寸

  • 由于材料选择恰当,漏电流超低

  • 随着频率增加,介质损耗降低

  • 接线端子,用于焊接和现代快压合技术

  • 随着DC电压向上偏移至工作电压,电容值随之增大

  • 外壳紧凑,具有多个选项,可用于工业和汽车行业的典型电力模块

  • 提供用于集成至电力模块 (IGBT/ MOSFET/ SiC) 的特殊型号


特性

  • 电容密度高

  • ESR和ESL值极低

  • 高电流密度,可有效降低纹波电压

  • 随着电压增大有效电容值增大

  • 可用于高温波动的应用

  • 高频时损耗低

  • 支持快速切换半导体

  • 可减小系统级电力电子设备尺寸


规格

  • 绝缘电阻很高,大于1 GΩ,特别是高温下,漏电流很低。

  • ESL极低,小于3.5 nH

  • 工作温度介于 -40 °C至+125 °C(短期可高达 +150 °C),还适用于SiC和 GaN



产品系列


TDK电子CeraLink®为基于SiC和GaN半导体的快速切换转换器的缓冲器和DC链路提供了极其紧凑的解决方案。这些新型电容器基于PLZT陶瓷材料(锆钛酸铅镧),与传统的陶瓷电容器相比,CeraLink®电容器在应用电压时具有最大的电容值,甚至还增加了纹波电压所占的比例。


三种设计可供选择


LP(低剖面)

SP(焊针型)

FA(叠层装配)

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系列的容值为0.25 µF至1 µF,额定电压为500 V DC至900 V DC

系列的容值为5 µF至20µF,额定电压为500 V DC至900 V DC。

系列的容值为0.25 µF至10 µF,额定电压为500 V DC至900 V DC。


Ceralink® 提供超低等效串联电感(ESL)至2nH。

该电容器的工作温度-40 °C to + 150°C。


应用

  • 适用电压高达1200V/1300V的高压半导体技术应用,如工业变频器和逆变器。

  • 用于电力转换器和逆变器的DC链路/缓冲器应用


特性

  • 纹波电流能力强

  • 低同等系列电感值 (ESL)

  • 低同等系列电阻值 (ESR)

  • 电力损耗低

  • 电解质吸收低

  • 优化后的高频可高达几MHz

  • 随着DC电压向上偏移至工作电压,电容值随之增大

  • 电容密度高

  • 最小化高温介质损耗

  • 可靠性高


构造

  • 符合RoHS的PLZT陶瓷(铅镧锆钛酸)

  • 铜内电极

  • 银外电极

  • 银涂层铜铅框

  • 环氧树脂胶粘剂


  图形  

高温时卓越的ESR性能

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额定电压时同等系列的电阻值



低漏地电流(绝缘)老化退化


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电力电子设备的关键参数是自放电时间常数及其温度依赖性。高温时自放电时间常数大可最大程度降低高温故障模式(如热失控)的风险。由于CeraLink® 电容器采用了陶瓷材料,其结构优于现有的陶瓷系统,因此具有卓越的防老化性能。



高额定电流,与是否有冷却系统无关

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该测量值是在+85 °C的机柜温度环境下进行的。由于铜电极具有良好的热导电性,CeraLink®电容器的制冷非常有效。其最大允许电流仅受限于设备温度。即便无强制冷却(无空气流动,无散热器),还可使用几个A/µF。




 应用 

CeraLink电容器目标应用

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电路原理图

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