Güneş panellerinin ve elektrikli araçların (EV) kullanımı artmaya devam ediyor. Güç sistemleri, düşük frekanslı dalgalanmayı azaltmak, elektromanyetik girişime (EMI) neden olan yüksek frekanslı bileşenleri filtrelemek ve bu faktörlerin güç kaynağının birincil tarafını etkilemesini önlemek için geçici yük akımlarını absorbe etmek için kapasitörlere ihtiyaç duyan DC/DC dönüştürücülere ve DC/AC dönüştürücülere dayanır. Bu tür güç uygulamalarında kullanılan kapasitörlerin güvenilir, kompakt, hafif olması, uzun ömürlü olması ve iyi bir yüksek frekans performansına sahip olması gerekir.
İnce film kapasitörler bu güç uygulamaları için son derece uygun olsa da tasarımcıların doğru seçimleri yapabilmeleri için yapılarını ve özelliklerini anlamaları gerekir.
Bu yazıda ince film kapasitörler kısaca tanıtılacaktır. Daha sonra Eaton Electronics Division ürünlerini örnek alarak güç uygulamaları için ince film kapasitörlerin nasıl seçileceğini ve kullanılacağını tartışın.
film kapasitör
Tüm kapasitörler gibi, film kapasitörler de plastik film tabakasından oluşan yalıtkan bir ortamla ayrılmış iki iletken plakadan oluşur. Plastik film genellikle polipropilenden yapılır ve düşük kayıplı, yüksek mukavemetli bir ortamdır (Şekil 1). İletken bir plaka, bir dielektrik üzerine biriktirilen ince bir metal folyo veya ince bir metal tabakadır. Çekirdek şaftının etrafına metal folyo ve film sarın, kabloları bağlayın ve ardından kapasitörü plastik bir muhafaza içine alın ve çevresel etkilerden korumak için epoksi reçineyle kapatın.
Gösterilen, alternatif metal katmanlar ve dielektrik katmanlar içeren sarımlı çekirdek şaftından oluşan ince film kapasitördür.
Şekil 1: İnce film kapasitör, koruyucu plastik bir muhafaza içine kapatılmış, alternatif metal ve dielektrik katmanlar içeren sarımlı bir çekirdek şaftından oluşur. (Resim kaynağı: Eaton Elektronik Bölümü, Art Pini tarafından değiştirilmiştir)
İnce film kapasitörlerin enerji yoğunluğu nispeten düşük olmasına rağmen, yüksek kapasitans yoğunluğuna ve diğer özelliklere sahiptirler. İlk olarak, ince film kapasitörlerin polaritesi yoktur ve hem AC hem de DC devreleri için uygundur. Sıvı veya yarı sıvı elektrolit kullanan kapasitörlerle karşılaştırıldığında, ince film kapasitörlerin kuru katı dielektrikleri daha yüksek güvenilirliğe, sabit kapasitans değerine ve mükemmel sıcaklık stabilitesine sahiptir. Düşük eşdeğer seri endüktans (ESL) ve eşdeğer seri direnç (ESR), yüksek dalgalı akımların verimli bir şekilde yönetilmesini sağlayarak ince film kapasitörlerini yüksek frekanslı uygulamalar için son derece uygun hale getirir. İnce film kapasitörlerin en büyük özelliği kendi kendini onarma yeteneği olabilir. Dielektrik arıza meydana gelirse, yerel bir sıcak nokta oluşturularak bitişik metallerin buharlaşmasına ve iletken olmayan bir delik oluşturmasına neden olur, ancak kapasitör hala normal şekilde çalışabilir ve böylece servis ömrü uzatılır.
film kapasitör
İnce film kapasitörler, güvenlik, DC bağlantısı, AC filtre ve darbe gibi yaygın tiplerle belirli uygulamalar için tasarlanmıştır. AC hat filtreleme uygulamalarında iletilen radyasyonu azaltmak için güvenli film kapasitörleri kullanılır. Birçok uluslararası güvenlik standardı, EMI'nin yürütülmesine ilişkin gereklilikleri belirtir. Elektrikli araçları bir devre üzerinden çalıştırılan bir DC şarj cihazıyla donatmayı düşünün. DC hızlı şarj istasyonlarında, kapasitörler aracılığıyla ortak mod ve diferansiyel mod EMI filtrelemesi, en düşük güç dağılımını sağlarken gürültü sinyallerinin yönlendirilmesi için düşük empedanslı bir yol sağlayabilir.
EMI bastırma, güç hattı ile anahtarlamalı güç kaynağı arasında ince film kapasitör içeren bir hat filtresi aracılığıyla sağlanır (Şekil 2).