好马配好鞍！要充分发挥SiC器件优势，还需要为电路系统搭配适合的电容器。从电动车主驱电控到光伏逆变器等大功率新能源场景，薄膜电容逐渐成为主流，市场亟需高性价比的产品。
近日，上海永铭电子股份有限公司推出了直流支撑薄膜电容器，4个突出优势使其适用于英飞凌第七代IGBT，并且有助于解决SiC系统的稳定性、可靠性、小型化和成本等难题。
薄膜电容主驱渗透率近90%
SiC和IGBT为何需要它？
近年来，随着光储充和EV等新能源产业的快速发展，直流支撑（DC-Link）电容的需求在快速增加。简单来讲，DC-Link电容在电路中充当肉盾，吸收母线端的高脉冲电流，平滑母线电压，从而使IGBT和SiC MOSFET开关不受高脉冲电流和瞬时电压的冲击。
通常，直流支撑应用通常采用铝电解电容，不过，随着新能源汽车母线电压从400V提升到800V，光伏系统也走向1500V甚至2000V，薄膜电容需求正在大幅上升。
数据显示，2022年基于DC-Link薄膜电容的电驱逆变器装机量已经达到511.17万套，占电控装机量的88.7%，弗迪动力、特斯拉、汇川技术、日本电产、蔚然动力等十几家头部电控企业的驱动逆变器都采用了DC-LINK薄膜电容，合计装机量占比高达82.9%，表明薄膜电容已经替代电解电容成为电驱市场主流。
2022年薄膜电容电驱市场占比 来源：NE时代、行家说Research
这是因为铝电解电容的最高耐压约为630V，在700V以上高压大功率应用场合，需要多颗电解电容的串、并联才能达到使用要求，这会带来额外的能量损耗、BOM成本和可靠性问题。
马来西亚大学研究论文显示，在硅IGBT半桥逆变器中，直流环节通常使用电解电容，但会出现电压浪涌，这是由于电解电容的等效串联电阻 (ESR)较高。与硅基IGBT方案相比，SiC MOSFET的开关频率更高，因此半桥逆变器直流链路中的电压浪涌幅度更高，有可能导致器件性能下降甚至损坏，而电解电容器的谐振频率仅为4kHz，不足以吸收SiC MOSFET逆变器的电流纹波1。
因此，在可靠性要求更高的电驱逆变器和光伏逆变器等直流应用场合，通常会选择使用薄膜电容，相比铝电解电容器，其性能优势在于耐压更高、ESR更低、无极性、性能更稳定、寿命更长，从而可以实现抗纹波能力更强、更可靠的系统设计。
而且系统搭配薄膜电容，可以重复发挥SiC MOSFET的高频、低损耗优势，大幅缩小系统的被动元件（电感、变压器、电容）的体积和重量。根据Wolfspeed研究，10kW硅基IGBT逆变器需要22颗铝电解电容，而40kW的SiC逆变器只需8颗薄膜电容，PCB面积可大幅缩小2。
不同电容方案（左上图）及系统尺寸对比 来源：Wolfspeed、行家说Research
永铭推出新型薄膜电容
4大优势助力新能源产业
为解决市场的“燃眉之急”，永铭电子最近推出了直流支撑薄膜电容器MDP和MDR系列，通过采用先进的制造工艺和优质的材料，能够完美适配英飞凌等全球功率半导体领头羊的SiC MOSFET和硅基IGBT的工作要求。
据了解，永铭电子的MDP和MDR系列薄膜电容具有多个突出特点：更低的等效串联电阻（ESR）、更高的额定电压、更低的漏电流和更高的温度稳定性。
永铭电子薄膜电容4大优势特点
首先，永铭电子的薄膜电容采用了低ESR设计，可以有效降低SiC MOSFET和硅基IGBT开关时的电压应力，减小电容器的损耗，提高整个系统的效率。同时，电容器还具有更高的额定电压，可以承受更高电压的工况，保证系统的稳定运行。
据介绍，永铭电子的MDP和MDR系列薄膜电容的容量范围分别为5uF-150uF和50uF-3000uF，电压范围分别为350V-1500V和350V-2200V。
其次，永铭电子的最新薄膜电容具有更低的漏电流和更高的温度稳定性。以新能源汽车电控为例，其功率通常较大，从而导致薄膜电容的发热较为严重，这会降低薄膜电容的寿命及可靠性。为此，永铭的MDP和MDR系列基于优质的材料和先进的制造工艺，为薄膜电容设计了更好的散热结构，从而在高温环境下电容器能够保持稳定的性能，不会因为温度升高而导致电容值下降或失效。此外，电容器还具有更长的使用寿命，可以为电力电子系统提供更加可靠的支持。
第三，永铭电子的MDP和MDR系列电容器还具有更小的体积和更高的功率密度。以800V电驱系统为例，其技术趋势是通过采用SiC器件来缩小电容等被动器件的体积，进而推动电控的小型化。永铭采用了创新的薄膜制造工艺技术，不仅可以提高整个系统的集成度和效率，还可以减少系统的体积和重量，为设备的便携性和灵活性提供更多的可能性。
综合来看，永铭电子的DC-Link薄膜电容系列产品，相较市面上的其他薄膜电容，其dv/dt耐受能力提高了30%，寿命提升了30%，不仅能够为SiC/IGBT电路提供更好的可靠性，还能够提供更好的成本效益，破解薄膜电容普及化应用中的价格障碍。
作为行业先行者，永铭电子在电容领域已经深耕二十余年，其高压电容器已多年稳定应用在车载OBC、新能源充电桩、光伏逆变、工业机器人等高端领域。而这次推出新一代薄膜电容产品，更是解决了薄膜电容的生产工艺控制、工装治具设备等各方面难题，已经在全球头部企业处完成可靠性认证，实现规模应用，向更大客户证明产品的可靠性。未来，他们将利用自身长期的技术积累和沉淀，用高可靠性和高性价比的电容产品助力新能源行业快速发展。
文章来源：[1]https://www.powersystemsdesign.com/articles/sic-poised-to-revolutionize-solar-power-inverters/34/6182[2]https://journals.uran.ua/eejet/article/view/285684/283753