Hidden Champions der Elektronik: Zwischenkreis-Kondensatoren

Für Gleichstrom-Zwischenkreise, auch DC-Link genannt, etablieren sich neben Alu-Elkos zunehmend auch andere Kondensatortechnologien. Dadurch lässt sich für jede Applikation die am besten geeignete Lösung finden. (Bild: TDK/Hüthig)

Der Klassiker im Bereich der Zwischenkreiskondensatoren ist nach wie vor der Alu-Elko. Auch wenn die Basistechnologie des Alu-Elkos bereits über 100 Jahre alt ist, sind immer noch deutliche Verbesserungen möglich. Dies zeigen zum Beispiel die Epcos-Serien B43706* und B43726* (400 V oder 500 V, bis zu 15.000 µF) von TDK, die im Vergleich zu bisherigen Serien eine um 25 Prozent erhöhte Stromtragfähigkeit von bis zu 100 A bieten. Um den ESR und auch den ESL weiter zu senken, setzt TDK verstärkt auf die Hybrid-Polymertechnologie. So sind bereits jetzt Werte von 3,9 mΩ bei 20 kHz und 20 °C bei Typen für 63 V und Kapazitäten von bis zu 720 µF realisiert. Dabei wird eine Ripplestrom-Belastbarkeit von bis 35 A erreicht. Diese Kondensatoren arbeiten bei einer maximal zulässigen Betriebstemperatur von bis zu 150 °C.

Themenreihe: Hidden Champions der Elektronik

Hidden Champions
(Bild: Hüthig)

In unserer Themenreihe Hidden Champions der Elektronik widmen wir uns den Komponenten, die selten im Rampenlicht stehen. Denn die Stars einer Platine können  ohne die Hidden Champions an der Peripherie nicht funktionieren. Passive Bauelemente, Kühlkörper, Kabel, Stecker, einfachere Logik-ICs etc. werden immer wieder gern übersehen oder gelten als „langweilig“, sind aber essenziell wichtig. Genau um solche Hidden Champions geht es hier.

Zunehmend rücken auch Folien-Kondensatoren in den Fokus, grade bei Anwendungen mit höheren Spannungsanforderungen oder hohen Schaltfrequenzen der IGBT-Module, wie z.B. in Traktionsanwendungen. Ein Beispiel ist der TDK ModCap, ein modulares Kondensatorkonzept. Es zeichnet sich durch ein kubisches Design aus. ModCap ist aus parallel verschalteten Flachwickeln aufgebaut, die mit Polyurethan vergossen sind. Dank dieses Designs lassen sich die Kondensatoren sehr nahe an den IGBT-Modulen verbauen, wodurch sich sehr kurze Leitungslängen ergeben. Kombiniert mit der geringen Eigeninduktivität der Kondensatoren von unter 14 nH führt dies dazu, dass sich beim Abschalten des Stroms große Spannungsüberhöhungen an den IGBT-Modulen vermeiden lassen.

Zwischenkreis-Kondensatoren für Gleichstrom-Zwischenkreise

  • Alu-Elkos Serie EPCOS B43706* und B43726* (400 oder 500 V, bis 15.000 µF)
  • Folien-Kondensatoren Serie ModCap B25645A* (1100 - 2300 V, 365 - 2525 µF, 105 bis 180 A)
  • Keramik-Kondensatoren Serie CeraLink (500 - 900 V, 0,25 - 20 µF)

Die Kondensatoren der ModCap-Serie B25645A* sind für Nennspannungen von 1100 V bis 2300 V verfügbar und decken ein Kapazitätsspektrum von 365 µF bis 2525 µF ab. Abhängig vom Typ liegen die Nennströme zwischen 105 A und 180 A, wobei alle Typen für wiederkehrende Impulsströme von 5 kA ausgelegt sind. Das gesamte Design entspricht der Entflammbarkeitsstufe UL94 V-0. Auch bei den Keramik-basierten Kondensatoren wurden spezielle Lösungen entwickelt. Die TDK-CeraLink-Kondensatoren verfügen über eine neu patentierte antiferroelektrische Kondensatortechnologie, deren Material mit zunehmender Spannung eine steigende Kapazität aufweist. Mit geringen ESL-Werten von <3.5 nH eignen sie sich speziell für Umrichtertopologien mit hohen Schaltfrequenzen von bis zu 1 MHz basierend auf Wide-Band-Gap-Halbleitern. CeraLink ist mit Kapazitäten von 0,25 µF bis 20 µF und Spannungen von 500 V bis 900 V verfügbar.

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