Kondenzátory PMLCAP řady HPB pro vyšší napětí mění celou situaci

RUBYCON představuje další PMLCAP určené pro vyšší napětí. V článku si představíme novou řadu HPB nahrazující fóliové kondenzátory pro DC rozvody a snižující velikost až o 40 %.

Co je to PMLCAP

– PMLCAP zde znamená „Polymer Multi-Layer CAPacitor“
– žádný piezoelektrický jev způsobující (slyšitelné) rušení
– DC napětí nemá vliv na velikost kapacity
– stabilní kapacita v širokém rozsahu teplot
– bez rizika zkratu, kouře či požáru
– používá se zejména ve špičkových audio systémech jako náhrada MLCC či fóliových kapacit
– expedováno již přes 300 miliónů kusů
– široká využitelnost, včetně automobilového průmyslu či NASA (Mars lander „InSight“)

Během posledních tří let firma RUBYCON zrychlila vývoj PMLCAP určených pro vysokonapěťové aplikace, obzvláště pak s napětím nad 500 V.

V e-magazínu Impulse číslo 01/2022 jsme představili PMLCAP řady MH pro vyšší napětí vhodné jako odrušovací kondenzátory. Tato řada počítá s 250 V až 500 V a dokáže na pozici odrušovacích kapacit nahradit fóliové prvky, bez rizika zkratů a pouze s desetinovou velikostí.

V dalším vydání Impulse č. 02/2022 pak bylo prezentováno budoucí směřování PMLCAP pro vyšší napětí, tj. jako náhrada obrovských modulů fóliových kondenzátorů v invertorech pro elektromobily. Řada, která se nedávno začala označovat jako HPM, dokáže zmenšit velikost současných modulů fóliových kapacit více než o polovinu. Momentálně se však stále testuje.

Řada HPB

Nyní bychom rádi představili sérii HPB nacházející se mezi těmito řadami. Definují ji parametry 500–900 V a 5 až 25 μF. Uplatní se v motorech/kompresorech pro automobilový průmysl, palubních nabíječkách OBC nebo DC/DC měničích.

Díky současnému napěťovému gradientu PMLCAP 250 V/μm lze při srovnání, pokud jde o shodnou specifikaci fóliového kondenzátoru, snížit velikost na 70 %. Když ale PMLCAP dosáhne další úrovně 300 V/μm, dostaneme se až k 55 %.

Označení řady HPB zde odkazuje na „High Voltage“ (H), „PMLCAP“ (P) a „Box“ (B). Až po řadu MH se ale PMLCAP používaly jen v omezené míře. Aby pak mohla série HPB odolávat vyšší vlhkosti, chrání ji plastové pouzdro, podobně jako u fóliových kondenzátorů. Jedná se proto o malý hranatý typ podobající se řadě HPM, kde také M znamená „Module“.

Výhody

Ve srovnání s fóliovými kondenzátory nabízí řada HPB dvě obrovské výhody. Předně bude mít mnohem vyšší odolnost vůči teplotě. A tak zatímco je pro fóliové kondenzátory obtížné překročit +105 °C, série HPB zvládne i +125 °C. Není to však pouze o provozním rozsahu teplot. Pokud jde o teplotní odolnost, fóliové SMD kondenzátory používají plastové fólie, jako jsou PPS (polyfenylensulfid) či PEN (polyethylennaftalát), i když se mohou takové materiály za příliš vysokých teplot roztavit. Jenže PMLCAP se neroztaví dokonce ani za těchto podmínek. Nehrozí zde proto riziko zkratování a součástky lze osazovat i metodou přetavení, využívanou při pájení SMD. Možnost konverze přívodu na plochý vývod či pás pro omezení ESL plyne v takovém případě z obrázku.

Další výhoda spočívá v miniaturizaci. I se současným gradientem napětí 250 V/μm (stejně jako u fóliového kondenzátoru) dokáže PMLCAP zmenšit svou velikost ve srovnání s fóliovou kapacitou o 30 %. Při dosažení další „mety“ v podobě 300 V/μm pak lze vše redukovat až o 45 %. V budoucnu je ale možné i další zvyšování napěťového gradientu, takže se miniaturizace očekává v ještě větší míře. Přednosti řady HPB zřejmě neoceníme pokaždé, i když cílové aplikace typu výše zmiňovaných kompresorů či nabíječek rostou úměrně počtu elektrovozidel. Zmíněné vozy nepotřebují spalovací motor, takže fóliový kondenzátor pracující do +105 °C snad bude jako elektronická součástka stačit. PMLCAP ale může díky své miniaturizaci pomoci snížit velikost kondenzátoru, což na druhou stranu nelze říct o motoru samotného kompresoru.

Na výhodách řady HPB se rozhodně nic nemění. Nehrozí riziko zkratu a máme zde i vysokou odolnost vůči teplotě společně s menšími rozměry. Složitost jednotlivých funkcí ve vozidlech však roste a je proto zapotřebí více součástek. Jakmile se tedy fóliový kondenzátor velikosti cihly díky technologii PMLCAP smrskne na rozměry chytrého telefonu, vejde se nám sem i více hardwaru.

Kam aktuálně směřujeme

Pro současnou technologii PMLCAP je klíčové zvyšovat napěťový gradient a zajistit stabilní výrobu. Firma RUBYCON proto před nedávnem instalovala nový systém odpařování, takže lze stabilně zaručit úroveň 250 V/μm. V případě PMLCAP RUBYCON se pak další fáze vývoje naplánovala na léto 2023, tady již s napěťovým gradientem 300 V/μm. Jakmile výrobce tohoto cíle dosáhne, nabere vývoj další směr.

Reálné vzorky kondenzátorů v řadách HPB a HPM lze s největší pravděpodobností očekávat po letošním podzimu. Pokud u odrušovacích kapacit či kondenzátorů pro DC rozvody s vyšším napětím používáte fóliové prvky, můžete díky technologii PMLCAP těžit z vysoké odolnosti vůči teplotě, malých rozměrů a také provedení, které vyloučí riziko zkratů.

Vlastnosti
– řada HPB nahrazuje 500 až 900V fóliové kondenzátory
– mezi výhody patří vyšší odolnost vůči teplotě, provedení bez rizika zkratu a velikost menší o 30 %
– napěťový gradient PMLCAP nyní směřuje k 300 V/μm
– společnost RUBYCON může s dodávkou vzorků začít po letošním podzimu

www.codico.com