El uso de paneles solares y vehículos eléctricos (EV) sigue aumentando. Su sistema de energía se basa en convertidores CC/CC e inversores CC/CA, lo que requiere condensadores para reducir la ondulación de baja frecuencia, filtrar los componentes de alta frecuencia que causan interferencias electromagnéticas (EMI) y absorber corrientes de carga transitorias para evitar que estos factores afecten el lado primario de la fuente de alimentación. Los condensadores utilizados en dichas aplicaciones de energía deben ser confiables, compactos, livianos, tener una vida útil prolongada y un buen rendimiento de alta frecuencia.
Aunque los condensadores de película delgada son muy adecuados para estas aplicaciones de energía, los diseñadores deben comprender su estructura y características para tomar las decisiones correctas.
Este artículo presentará brevemente los condensadores de película delgada. Luego, tomando como ejemplo los productos de la División Electrónica de Eaton, analice cómo seleccionar y utilizar condensadores de película delgada para aplicaciones de energía.
condensador de película
Como todos los condensadores, los condensadores de película constan de dos placas conductoras separadas por un medio aislante compuesto por una capa de película plástica. La película plástica suele estar hecha de polipropileno y es un medio de baja pérdida y alta resistencia (Figura 1). Una placa conductora es una fina lámina metálica o una fina capa metálica depositada sobre un dieléctrico. Envuelva una lámina metálica y una película alrededor del eje del núcleo, conecte los cables y luego encapsule el capacitor en una carcasa de plástico y séllelo con resina epoxi para protegerlo de las influencias ambientales.
Lo que se muestra es un condensador de película delgada compuesto por un eje de núcleo enrollado que contiene capas metálicas y capas dieléctricas alternas.
Figura 1: Un condensador de película delgada consta de un eje de núcleo enrollado que contiene capas alternas de metal y dieléctrico, sellado en una carcasa protectora de plástico. (Fuente de la imagen: Eaton Electronics Division, modificada por Art Pini)
Aunque la densidad de energía de los condensadores de película delgada es relativamente baja, tienen una alta densidad de capacitancia y otras características. En primer lugar, los condensadores de película delgada no tienen polaridad y son adecuados tanto para circuitos de CA como de CC. En comparación con los condensadores que utilizan electrolitos líquidos o semilíquidos, el dieléctrico sólido seco de los condensadores de película delgada tiene mayor confiabilidad, valor de capacitancia estable y excelente estabilidad de temperatura. La inductancia en serie equivalente (ESL) y la resistencia en serie equivalente (ESR) más bajas garantizan un manejo eficiente de corrientes de ondulación elevadas, lo que hace que los condensadores de película delgada sean muy adecuados para aplicaciones de alta frecuencia. La característica más importante de los condensadores de película delgada puede ser su capacidad de autocuración. Si se produce una ruptura dieléctrica, se generará un punto caliente local, lo que hará que los metales adyacentes se evaporen y formen un orificio no conductor, pero el capacitor aún puede funcionar normalmente, extendiendo así su vida útil.
condensador de película
Los condensadores de película delgada están diseñados para aplicaciones específicas, con tipos comunes que incluyen seguridad, enlace de CC, filtro de CA y pulso. Los condensadores de película seguros se utilizan para reducir la radiación conducida en aplicaciones de filtrado de líneas de CA. Muchas normas de seguridad internacionales especifican requisitos para realizar EMI. Considere equipar los vehículos eléctricos con un cargador de CC que se alimente a través de un circuito. En las estaciones de carga rápida de CC, el filtrado EMI en modo común y en modo diferencial a través de condensadores puede proporcionar una ruta de baja impedancia para desviar las señales de ruido y al mismo tiempo lograr la menor disipación de potencia.
La supresión de EMI se logra a través de un filtro de línea, que incluye un capacitor de película delgada entre la línea de alimentación y la fuente de alimentación conmutada (Figura 2).