Kondensatoren Basis für schnell schaltende Umrichter

Das Kapazitätsspektrum der CeraLink reicht von 1 µF bis zu 100 µF
Das Kapazitätsspektrum der CeraLink reicht von 1 µF bis zu 100 µF

Der neue CeraLink-Kondensator von Epcos bietet bei der Stabilisierung und Befilterung von DC-Zwischenkreisen von Leistungsumrichtern viele Vorteile. Davon profitieren vor allem Entwickler von Topologien mit schnell schaltenden IGBT-Modulen.

Leistungshalbleiterschalter in Stromversorgungen und Umrichtern werden von zwei Technologien bestimmt: MOSFETs und IGBTs. MOSFETs können mit relativ hohen Schaltfrequenzen deutlich oberhalb von 30 kHz betrieben werden, weisen aber im Gegensatz zu IGBTs sehr große Chipflächen auf. Eine neue Generation von IGBT-Modulen von Infineon Technologies arbeitet mit Taktfrequenzen bis 100 kHz. Leitungsgebundene Verluste bzw. Ausschaltverluste halten sich bei beiden Systemen die Waage.

Schnell schaltende Systeme erfordern allerdings eine Schaltungsauslegung mit niedrigsten ESR- und ESL-Werten. Dementsprechend müssen auch die passiven Bauelemente – neben den Induktivitäten insbesondere die Kondensatoren – mit hohen Taktraten Schritt halten können. Höhere Schaltfrequenzen gestatten es, kleinere und leichtere passive Bauelemente zu verwenden, was geringere Verluste verursacht und die Effizienz steigert.

Im Fokus stehen dabei die Kondensatoren. Sie müssen eine hohe Schaltfrequenz mit niedrigen ESL- und ESR-Werten sowie einen extrem kompakten Aufbau in einem Design kombinieren. Mit konventionellen Kondensatortechnologien ist dies nur bedingt möglich. Der Epcos-CeraLink ist dafür ein völlig neuer Lösungsansatz: Bei diesem Bauelement handelt es sich um einen keramischen Vielschicht-Ripple-Strombegrenzer, der auch als Zwischenkreiskondensator oder DC-Link (DCL) bezeichnet wird; zudem erfüllt er Snubber-Aufgaben.