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MaisonCondensateurs volants dans les étages PV Booster
Dans un convertisseur multiniveau à condensateur volant, des niveaux de tension supplémentaires (intermédiaires) (au-delà des deux niveaux naturellement donnés par le lien CC) sont générés à l'aide de condensateurs supplémentaires. Ces condensateurs peuvent flotter à différents potentiels électriques en fonction de l'état de commutation du semi-conducteur. structure qui leur est connectée. Par conséquent, ils sont appelés « condensateurs volants ». Une fois chargés à la bonne tension (par exemple la moitié de la tension du circuit intermédiaire), ils agissent comme une sorte de « sources de tension » pour la durée du demi-cycle de commutation suivant. , fournissant ainsi des niveaux de tension supplémentaires.
Comme ces condensateurs sont exposés à des courants d'ondulation et à des fréquences de commutation élevés par ce mode opératoire alors qu'ils doivent maintenir une certaine tension, il est important de sélectionner soigneusement les bons composants pour cette application exigeante. Dans ce qui suit, nous examinerons quelques exemples de conception et de composants. des propositions à leur intention.
Les hypothèses suivantes s'appliquent : ΔUFC = 80 Vpp comme limite supérieure pour la tension d'ondulation au niveau du condensateur volant, une fréquence de commutation de fSW = 16 kHz et un courant de crête maximal de Ipeak = 60 A. Par conséquent, la capacité requise du condensateur volant est CFC = 24 µF, qui peut être calculé à l'aide de l'équation correspondante. (Référence : Document technique de Vincotech « L'avantage et le fonctionnement des boosters à condensateur volant ») La température ambiante doit être de 60 °C, en supposant que la chaleur des modules de puissance n'affecte pas de manière significative le condensateur volant. La chaleur générée est dissipée principalement à travers le PCB, une plus petite fraction étant dissipée dans l'air calme par convection naturelle. Différentes technologies de condensateurs peuvent être envisagées pour cette application. Cependant, dans ce qui suit, l'accent sera mis sur la technologie des condensateurs à film TDK et des condensateurs céramiques CeraLink® :
TDK propose différentes plages de tension et de capacité pour répondre aux principaux besoins des clients en matière d'exploitation de liaison CC. La conception mécanique varie de 2 à 4 broches, tandis que différentes options d'espace de connexion améliorent également certaines caractéristiques électriques, telles qu'une faible auto-inductance et une fréquence de résonance élevée. La fréquence de résonance élevée, la densité d'énergie, le courant d'ondulation, les températures ambiantes jusqu'à 125 °C et la protection contre l'humidité sont, en plus de la longue durée de vie (> 100 000 heures) et de la stabilité de la valeur de capacité, d'excellentes options de conception pour les applications de commutation haute fréquence.
Pour la sélection des condensateurs, les données de modélisation et la simulation d'application, veuillez consulter notre site Web CLARA (Capacitor Life And Rating Application).
CeraLink® est une famille de condensateurs très compacts pour stabiliser les tensions dans le circuit intermédiaire ou pour une utilisation dans des applications d'amortissement. Ces produits sont basés sur une technologie céramique antiferroélectrique unique dont le matériau présente une capacité croissante avec l'augmentation de la tension. CeraLink® est conçu pour fournir aux ingénieurs des composants compacts, optimisés pour les convertisseurs à commutation rapide (par exemple SiC/GaN), les convertisseurs avec un espace très restreint et les convertisseurs qui doivent résister à des températures de fonctionnement élevées allant jusqu'à 150 °C.
Il est important de noter que le comportement de capacité de CeraLink® est non linéaire et optimisé pour un fonctionnement sous polarisation CC et à température ambiante élevée. Consultez notre guide technique ou notre boîte à outils de simulation pour plus de détails. Avec un niveau de polarisation CC de 600 VCC et une tension d'ondulation superposée de 80 Vpp, un type CeraLink® FA10 700 V peut être envisagé, offrant une capacité effective de typiquement 4 µF dans la plage de température de 25 à 60 °C.
Les tableaux suivants comparent les caractéristiques géométriques et électriques des deux solutions de condensateurs considérées. S'il n'y a pas de contraintes d'espace, la solution film présente plus d'avantages en termes de coût et de nombre de composants, puisqu'une ou quelques pièces peuvent répondre aux besoins électriques. En revanche, CeraLink® pourrait être une option si la hauteur totale de la solution est cruciale ou si la technologie traversante n'est pas possible. De plus, CeraLink® présente des avantages évidents lorsqu'une capacité de courant plus élevée est requise et/ou si la fréquence de commutation est augmentée.