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홈페이지PV 부스터 단계의 플라잉 커패시터
플라잉 커패시터 다중 레벨 컨버터에서는 추가 커패시터를 사용하여 추가(중간) 전압 레벨(DC 링크에 의해 자연적으로 제공되는 두 레벨 이상)이 생성됩니다. 이러한 커패시터는 반도체 스위칭의 스위칭 상태에 따라 서로 다른 전위로 부동할 수 있습니다. 따라서 이를 "플라잉 커패시터"라고 합니다. 올바른 전압(예: DC 링크 전압의 절반)으로 충전되면 다음 절반 스위칭 주기 동안 일종의 "전압 소스"로 작동합니다. , 따라서 추가 전압 레벨을 제공합니다.
이러한 커패시터는 특정 전압을 유지해야 하는 동시에 이 방식에 의해 높은 리플 전류 및 스위칭 주파수에 노출되므로 이 까다로운 애플리케이션에 적합한 구성 요소를 신중하게 선택하는 것이 중요합니다. 다음에서는 몇 가지 설계 예와 구성 요소를 고려할 것입니다. 그들을 위한 제안.
다음과 같은 가정이 적용됩니다. 플라잉 커패시터의 리플 전압 상한은 ΔUFC = 80Vpp, 스위칭 주파수는 fSW = 16kHz, 최대 피크 전류는 Ipeak = 60A입니다. 따라서 플라잉 커패시터에 필요한 커패시턴스는 CFC = 24 µF이며 해당 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.(참조: Vincotech 기술 문서 "플라잉 커패시터 부스터의 장점 및 작동") 전원 모듈에서 발생하는 열을 가정할 때 주변 온도는 60°C입니다. 플라잉 커패시터에 큰 영향을 미치지 않습니다. 생성된 열은 주로 PCB를 통해 소산되며 자연 대류에 의해 대기 중으로 소산되는 부분은 더 적습니다. 이 애플리케이션에는 다양한 커패시터 기술을 고려할 수 있습니다. 그러나 다음에서는 TDK 필름 커패시터 및 CeraLink® 세라믹 커패시터 기술에 중점을 둘 것입니다.
TDK는 DC 링크 작동의 주요 고객 요구 사항에 대해 다양한 전압 및 정전 용량 범위를 제공합니다. 기계적 설계는 2핀에서 4핀까지 다양하며 다양한 리드 공간 옵션을 통해 낮은 자체 인덕턴스 및 높은 공진 주파수와 같은 일부 전기적 특성도 향상됩니다. 높은 공진 주파수, 에너지 밀도, 리플 전류, 최대 125°C의 주변 온도 및 습도 보호는 긴 기대 수명(> 100,000시간) 및 정전용량 값 안정성 외에도 고주파 스위칭 애플리케이션을 위한 탁월한 설계 옵션입니다.
커패시터 선택, 모델링 데이터 및 애플리케이션 시뮬레이션에 대해서는 CLARA(Capacitor Life And Rating Application) 웹사이트를 확인하세요.
CeraLink®는 DC 링크의 전압을 안정화하거나 스너버 애플리케이션에 사용하기 위한 매우 컴팩트한 커패시터 제품군입니다. 이 제품은 전압이 증가하면 정전용량도 증가하는 재료를 사용하는 독특한 반강유전성 세라믹 기술을 기반으로 합니다. CeraLink®는 엔지니어에게 고속 스위칭 컨버터(예: SiC/GaN), 공간 요구 사항이 매우 좁은 컨버터 및 최대 150°C의 높은 작동 온도를 견뎌야 하는 컨버터에 최적화된 소형 구성 요소를 제공하도록 설계되었습니다.
CeraLink®의 커패시턴스 동작은 비선형이며 DC 바이어스 및 높은 주변 온도에서 작동하도록 최적화되어 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 자세한 내용은 기술 가이드 또는 시뮬레이션 도구 상자를 참조하세요. 600VDC의 DC 바이어스 레벨과 80Vpp의 중첩 리플 전압을 갖춘 CeraLink® FA10 700V 유형을 고려할 수 있으며, 이는 25~60°C의 온도 범위에서 일반적으로 4μF의 유효 정전 용량을 제공합니다.
다음 표에서는 고려된 두 가지 커패시터 솔루션의 기하학적 및 전기적 특성을 비교합니다. 공간 제약이 없다면 필름 솔루션은 하나 또는 몇 개의 부품이 전기적 요구 사항을 충족할 수 있으므로 비용 및 구성 요소 수 측면에서 더 많은 이점을 갖습니다. 이와 대조적으로 솔루션의 전체 높이가 중요하거나 스루홀 기술이 불가능한 경우 CeraLink®가 옵션이 될 수 있습니다. 또한 CeraLink®는 더 높은 전류 성능이 필요할 때 및/또는 스위칭 주파수가 증가할 때 분명한 이점을 보여줍니다.