1. บทนำ

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ได้กลายเป็นทางเลือกสำคัญแทนตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมแบบดั้งเดิม ด้วยคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เหนือกว่า เช่น ค่าความต้านทานอนุกรมสมมูล (ESR) และค่าความเหนี่ยวนำอนุกรมสมมูล (ESL) ที่ต่ำมาก ประกอบกับความต้านทานแรงดันไฟฟ้าและความสามารถในการรับมือไฟกระชากที่ยอดเยี่ยม[1] ในการใช้งานกำลังไฟฟ้าสูง ค่าความเหนี่ยวนำและค่า ESR ของส่วนประกอบที่มากเกินไปอาจเพิ่มขนาดและต้นทุนของชุดตัวเก็บประจุได้อย่างมาก ในขณะเดียวกันก็ทำให้การสูญเสียพลังงานในวงจรรุนแรงขึ้น[1] ด้วยเหตุนี้ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจึงมีมูลค่าแกนกลางที่ไม่อาจทดแทนได้ในวงการอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ซึ่งจำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือสูง อายุการใช้งานยาวนาน และเสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม รายงานฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์เทคโนโลยีตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอย่างครอบคลุม

2. หลักการพื้นฐานและการวิเคราะห์โครงสร้างของตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม

2.1 คำจำกัดความหลักและโครงสร้างพื้นฐาน

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม หมายถึง ตัวเก็บประจุที่มีโครงสร้างทรงกระบอก (พันรอบ) ประกอบด้วยแผ่นโลหะซ้อนทับกันเป็นอิเล็กโทรด เคลือบด้วยฟิล์มพลาสติกโพลีเมอร์ (เช่น โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต โพลีโพรพิลีน โพลีสไตรีน หรือโพลีคาร์บอเนต) แล้วพันเข้าด้วยกัน1 โครงสร้างแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ

• ประเภทฟอยล์: ฟิล์มไดอิเล็กทริกและอิเล็กโทรดฟอยล์โลหะจะพันแยกจากกัน
• ประเภทฟิล์มเคลือบโลหะ: ชั้นโลหะบางพิเศษถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของฟิล์มไดอิเล็กทริกด้วยเทคโนโลยีการเคลือบสูญญากาศเพื่อทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด โครงสร้างนี้เป็นตัวเลือกหลักสำหรับการใช้งานกำลังไฟฟ้าสูงสมัยใหม่ เนื่องจาก ความสามารถในการซ่อมแซมตัวเอง ที่เป็น เอกลักษณ์

2.2 การวิเคราะห์และการจำแนกประเภทวัสดุไดอิเล็กตริกที่สำคัญ

ประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มขึ้นอยู่กับวัสดุฟิล์มพลาสติกที่เลือกใช้เป็นหลัก ประเภทของตัวเก็บประจุที่นิยมใช้ขึ้นอยู่กับชนิดของฟิล์มพลาสติก ได้แก่:

• ตัวเก็บประจุโพลีโพรพีลีน (PP): ตัวเก็บประจุ PP มีค่า Dissipation Factor (DF) ต่ำมาก มีคุณสมบัติความถี่สูงที่ยอดเยี่ยม และมีเสถียรภาพสูง เนื่องจากตัวเก็บประจุ PP ก่อให้เกิดความร้อนน้อยที่สุดเมื่อใช้งานกับความถี่สูงและกระแสไฟฟ้าสูง จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบโดยตรง ทำให้ตัวเก็บประจุ PP เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับการรองรับ DC-Link ของรถยนต์พลังงานใหม่ (NEV) และอินเวอร์เตอร์ความถี่สูง1
• ตัวเก็บประจุโพลีเอสเตอร์ (PET, โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต / ไมลาร์): มีขนาดเล็กและคุ้มต้นทุนมาก เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อสัญญาณทั่วไป การบายพาส และการกรอง1
• ตัวเก็บประจุโพลีสไตรีน (PS): มีเสถียรภาพอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยมและความแม่นยำสูง ทำให้เหมาะสำหรับวงจรความแม่นยำ1
• ตัวเก็บประจุโพลีคาร์บอเนต (PC): แม้ว่าคุณสมบัติทางไฟฟ้าจะดีเยี่ยม แต่การใช้งานในปัจจุบันในตลาดยังจำกัดอยู่เนื่องจากต้นทุนหรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม1

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติของวัสดุไดอิเล็กทริกของตัวเก็บประจุฟิล์มทั่วไป

2.3 ลักษณะทางไฟฟ้าของตัวเก็บประจุฟิล์มและไดรเวอร์แอปพลิเคชัน NEV

การพัฒนาของยานยนต์พลังงานใหม่ (NEV) โดยเฉพาะความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ควบคุมมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง ถือเป็นแรงผลักดันภายนอกหลักสำหรับการอัพเกรดเทคโนโลยีของตัวเก็บประจุฟิล์ม1

ความสำคัญของ ESR และ ESL ต่ำ

เมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์แบบดั้งเดิม ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมีค่าความต้านทานอนุกรมสมมูล (ESR) และค่าความเหนี่ยวนำอนุกรมสมมูล (ESL) ต่ำมาก ในสภาพแวดล้อมการแปลงพลังงานความถี่สูงและกระแสริปเปิลสูง เช่น ในยานยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ (NEV) และอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ ค่า ESR และ ESL ต่ำจะช่วยลดการสูญเสียพลังงานและลดการเกิดความร้อนของส่วนประกอบ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมและความน่าเชื่อถือของระบบอินเวอร์เตอร์โดยตรง

ความสามารถในการรับแรงดันไฟและไฟกระชาก

เนื่องจากการใช้พลังงานไฟฟ้าในยานยนต์มีความเข้มข้นสูงขึ้น แรงดันไฟฟ้าและกำลังขับของระบบวงจรยานยนต์จึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้มีข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความสามารถในการรับแรงดันและไฟกระชากของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลักๆ[1] ตัวเก็บประจุแบบดั้งเดิมมักประสบปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมยานยนต์ที่มีความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงและความถี่สูง ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มซึ่งใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบด้านไดอิเล็กทริกที่เหนือกว่าและคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเองได้ สามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือสูง และอายุการใช้งานที่ยาวนาน

3. ข้อได้เปรียบทางเทคนิคที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม: หลักการซ่อมแซมตัวเอง

3.1 ความหมายและความสำคัญของการรักษาตนเอง

การซ่อมแซมตัวเองเป็นเทคโนโลยีหลักที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของตัวเก็บประจุฟิล์มโลหะ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันหลักเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีเสถียรภาพในระยะยาวในแอปพลิเคชันที่มีความน่าเชื่อถือสูงและสนามไฟฟ้าสูง

โครงสร้างฟิล์มเคลือบโลหะช่วยให้สามารถใช้ชั้นไดอิเล็กทริกที่บางเป็นพิเศษเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของความจุไฟฟ้า หากไม่มีการซ่อมแซมตัวเอง ไดอิเล็กทริกที่บางเป็นพิเศษเหล่านี้จะเกิดความเสียหายร้ายแรงทันทีเนื่องจากข้อบกพร่องในระดับจุลภาคจากกระบวนการผลิต ดังนั้น กลไกการซ่อมแซมตัวเองจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างสมดุลระหว่างความหนาแน่นของความจุไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นกับการรักษาความน่าเชื่อถือของระบบ ความสามารถนี้ช่วยให้นักออกแบบสามารถแลกเปลี่ยนระหว่างความหนาของไดอิเล็กทริกและข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้า ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้

3.2 การอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับกลไกจุลภาคของหลักการรักษาตนเอง

กลไกการรักษาตัวเองเป็นกระบวนการ "ป้องกันเชิงรุก" ระดับจุลภาค 2:

• การพังทลายที่เกิดจากข้อบกพร่อง: เมื่อข้อบกพร่อง (เช่น สิ่งเจือปนหรือความหนาที่ไม่สม่ำเสมอ) ปรากฏในฟิล์มไดอิเล็กตริก ทำให้ความแรงของสนามไฟฟ้าในพื้นที่เกินขีดจำกัดไดอิเล็กตริก การพังทลายในพื้นที่จะเกิดขึ้น ณ จุดนั้น ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างขั้วทั้งสองของตัวเก็บประจุ2
• การระเหยของชั้นโลหะ: เกิดอาร์กไฟฟ้าและอุณหภูมิสูง ณ จุดแตกหัก ภายใต้อิทธิพลของอาร์ก ชั้นโลหะบางมาก (อิเล็กโทรด) ณ จุดนั้นจะระเหยเป็นไอทันที
• การสร้างและการซ่อมแซมวงแหวนฉนวน: หลังจากที่ชั้นโลหะระเหยไป โซนฉนวนที่ไม่นำไฟฟ้าหรือ "ผิวฉนวน" จะก่อตัวขึ้นรอบจุดพังทลาย3 ชั้นนี้จะตัดวงจรลัดวงจรระหว่างขั้วทั้งสองได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้ฟังก์ชันของตัวเก็บประจุฟื้นตัวได้อย่างรวดเร็วและดำเนินงานปกติต่อไปได้2
• การลดสนามไฟฟ้าอัตโนมัติ: ก๊าซหรือไอออนที่สลายตัวจากฉนวนไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการสลายตัวช่วยสร้างผิวฉนวนที่ค่อนข้างหนาในบริเวณโดยรอบ ซึ่งจะลดความแรงของสนามไฟฟ้าโดยอัตโนมัติในจุดนี้ ป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติม และฟื้นฟูสถานะฉนวนของตัวเก็บประจุโดยอัตโนมัติ3

3.3 เพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน

ความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองช่วยเพิ่มความทนทานและอายุการใช้งานของตัวเก็บประจุได้อย่างมากในการใช้งานจริง ช่วยให้ตัวเก็บประจุสามารถทนต่อแรงดันไฟกระชากสูงฉับพลันได้หลายครั้งโดยไม่เกิดปัญหาไฟฟ้าขัดข้องถาวร สิ่งสำคัญอย่างยิ่งยวดสำหรับระบบอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและยานยนต์ที่ต้องทำงานเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและมีสนามไฟฟ้าแรงสูง นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการผลิตตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม "กระบวนการเปิดใช้งาน/ซ่อมแซม" ที่จำเป็น หลังจากขั้นตอนการเคลือบโลหะ Schoop เกี่ยวข้องกับการทดสอบการประจุและปล่อยประจุของข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นในระดับจุลภาค ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ว คือการกระตุ้น ข้อบกพร่องเหล่านี้ให้ซ่อมแซมตัวเอง วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างภายในของตัวเก็บประจุมีเสถียรภาพก่อนออกจากโรงงาน ซึ่งเชื่อมโยงประสิทธิภาพของแกนกลางเข้ากับกระบวนการผลิตโดยตรง4

4. ประเภทของตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสามารถจำแนกได้หลายวิธี โดยทั่วไปจะพิจารณาจาก วัสดุไดอิเล็กทริกโครงสร้าง อิเล็กโทรดและ โครงสร้างภายในการจำแนกประเภทเหล่านี้จะกำหนดคุณสมบัติประสิทธิภาพหลักของตัวเก็บประจุในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน เช่น ความถี่ในการทำงาน ความเสถียรของอุณหภูมิ และความน่าเชื่อถือ

1. การจำแนกตามวัสดุไดอิเล็กทริก (ฟิล์มพลาสติก)

โดยทั่วไปชื่อของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจะถูกกำหนดโดยประเภทของฟิล์มพลาสติกไดอิเล็กตริกที่ใช้1 นี่คือปัจจัยหลักที่กำหนดคุณลักษณะทางไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ

2. การจำแนกตามโครงสร้างอิเล็กโทรด

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลักตามวิธีการสร้างอิเล็กโทรด:

ก. ชนิดฟิล์มเคลือบโลหะ

• โครงสร้าง: ชั้นโลหะสังกะสีหรืออลูมิเนียมบางมากถูกเคลือบไว้บนพื้นผิวของฟิล์มโพลีเมอร์ (ไดอิเล็กตริก) โดยใช้ การระเหยสูญญากาศ เพื่อทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด
• ข้อดี: คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของโครงสร้างนี้คือ ความสามารถ ในการซ่อมแซมตัวเอง ที่เป็นเอกลักษณ์ เมื่อไดอิเล็กทริกเกิดการแตกหักในระดับจุลภาค ชั้นโลหะบนอิเล็กโทรดจะระเหยไปในทันที ก่อตัวเป็นโซนฉนวนที่ช่วยให้ตัวเก็บประจุกลับมาทำงานตามปกติ2 นอกจากนี้ยังช่วยประหยัดพื้นที่สำหรับส่วนประกอบได้อย่างมาก
• ข้อเสีย: เนื่องจากชั้นฟิล์มเคลือบโลหะมีความบางมาก ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าสูงจึงค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตสมัยใหม่ได้แก้ไขข้อเสียนี้ด้วยการปรับปรุง (เช่น การเคลือบผิวโลหะสองด้านและการเพิ่มความหนาของชั้นเคลือบ)5

ข. ประเภทฟอยล์

• โครงสร้าง: ใช้ แผ่นโลหะ (เช่น แผ่นอลูมิเนียม) เป็นอิเล็กโทรด พันแยกจากฟิล์มไดอิเล็กทริก1
• ข้อเสีย: ขาดความสามารถในการซ่อมแซมตัวเอง เมื่อเกิดการเสียหาย ตัวเก็บประจุจะเกิดการลัดวงจร
• ข้อดี: เนื่องจากอิเล็กโทรดมีความหนากว่า จึงสามารถทนต่อกระแสไฟฟ้าสูงได้ดีกว่า

5. พื้นที่การใช้งานหลัก

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเป็นตัวขับเคลื่อนหลักในการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานระดับโลกและแนวโน้มสู่ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น โดยทำหน้าที่เป็น "กระดูกสันหลัง" ของระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้ากำลังสูงสมัยใหม่

5.1 ส่วนประกอบหลักในยานยนต์พลังงานใหม่ (NEV)

รองรับกระแสไฟตรง DC-Link

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มถือเป็นตำแหน่งทางยุทธศาสตร์หลักใน NEV โดยส่วนใหญ่ใช้ในส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า ระบบกู้คืนพลังงาน และระบบชาร์จบนรถ6 เทคโนโลยีมอเตอร์ แบตเตอรี่ และการควบคุมมอเตอร์เป็นองค์ประกอบหลักสามประการของ NEV1 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ควบคุมมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงต้องใช้โมดูล IGBT ที่ทนทานและตัวเก็บประจุ DC-Link ที่ตรงกัน1

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเป็นตัวเลือกเดียวที่สามารถตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดนี้ได้ เนื่องจากมีคุณสมบัติต้านทานแรงดันไฟฟ้าสูง ทนต่อไฟกระชากสูง ค่า ESR ต่ำมาก และอายุการใช้งานยาวนาน เมื่อแรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าของรถยนต์เพิ่มขึ้น การใช้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์แบบดั้งเดิมไม่เพียงแต่จะขยายการสูญเสียของวงจรเท่านั้น แต่ยังเพิ่มขนาดและต้นทุนของชุดตัวเก็บประจุอย่างมีนัยสำคัญอีกด้วย1 ดังนั้น การเติบโตของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มในอนาคตจึงมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า

5.2 ระบบพลังงานหมุนเวียนและอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม

ในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบโฟโตวอลตาอิก ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมีบทบาทสำคัญ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มถูกใช้เพื่อ กรองด้าน DC ในอินเวอร์เตอร์ PV เพื่อปรับกำลังไฟฟ้า DC จากแผงโซลาร์เซลล์ให้เรียบ และกรองด้าน AC5 ด้วยประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจึงช่วยลดสัญญาณรบกวน กักเก็บพลังงาน และให้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรในวงจรไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ7 ในทำนองเดียวกัน ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มก็เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในตัวแปลงไฟฟ้าของอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าพลังงานลม7

อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและผู้บริโภค

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มยังใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม เช่น สำหรับการกรอง การกักเก็บพลังงาน และการแก้ไขค่ากำลังไฟฟ้า (PFC) ในอินเวอร์เตอร์ 5 และใช้เป็นตัวเก็บประจุเริ่มต้นหรือทำงานในวงจรเริ่มต้นและการทำงานของมอเตอร์5 ในภาคส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพื่อผู้บริโภค โดยเฉพาะในอุปกรณ์เสียง ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมักใช้ในวงจรจับคู่ วงจรบายพาส และวงจรกรองสัญญาณเสียง เนื่องจากมีการสูญเสียที่ต่ำมากและคุณลักษณะความถี่ที่เหนือกว่า ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพเสียงที่สูง5

6. การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มกับตัวเก็บประจุประเภทหลักอื่นๆ

เมื่อเลือกตัวเก็บประจุสำหรับการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง วิศวกรต้องพิจารณาความสมดุลที่สำคัญระหว่างความจุ ค่า ESR อายุการใช้งาน และขนาด แม้ว่าตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจะได้รับความนิยมในการใช้งานกำลังสูง แต่ก็ไม่ใช่โซลูชันที่ครอบคลุมทุกความต้องการ และต้องพิจารณาข้อดีข้อเสียให้ชัดเจนยิ่งขึ้นโดยการเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีตัวเก็บประจุกระแสหลักอื่นๆ

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุฟิล์มกับคู่แข่งรายใหญ่

6.1 ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเทียบกับตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียม

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมอย่างมาก ทั้งในด้านอายุการใช้งาน ค่า ESR และความสามารถในการรับกระแสริปเปิลความถี่สูง อายุการใช้งานของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมได้รับผลกระทบอย่างมากจากอุณหภูมิในการทำงานและมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพเนื่องจากการระเหยของอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้น ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ (เช่น ไดรฟ์ NEV) อย่างไรก็ตาม สำหรับค่าความจุเดียวกัน ปริมาตรของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมักจะมากกว่าความจุของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์

6.2 ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเทียบกับตัวเก็บประจุเซรามิกแรงดันสูง

ในโดเมนแอปพลิเคชันแรงดันไฟฟ้าสูง ตัวเก็บประจุเซรามิกแรงดันไฟฟ้าสูง (HVCC) สามารถบรรลุระดับแรงดันไฟฟ้า 10kV, 15kV หรือแม้กระทั่ง 30kV9 โดยทั่วไปแล้วตัวเก็บประจุฟิล์มแบบดั้งเดิมจะมีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดต่ำกว่า 10kV และการบรรลุระดับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นนั้นต้องเพิ่มขนาดผลิตภัณฑ์อย่างมาก9

สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะที่เสริมซึ่งกันและกันของเทคโนโลยีตัวเก็บประจุที่แตกต่างกัน: ในการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูงและความจุต่ำบางประเภท (เช่น 1nF, 10kVAC) ตัวเก็บประจุเซรามิกแรงดันสูง (เช่น วัสดุ Y5U หรือ Y5P) อาจมีข้อได้เปรียบเชิงปริมาตรและตอบสนองความต้องการการใช้งานจริงได้9 อย่างไรก็ตาม หากข้อกำหนดของแกนกลางคือการจัดการริปเปิลกระแสสูง การสูญเสียต่ำมาก ความเสถียรสูง และอายุการใช้งานยาวนาน ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มยังคงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง เนื่องจากคุณสมบัติการซ่อมแซมตัวเองและความเสถียรของอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยม วิศวกรต้องพิจารณาความต้องการใช้งาน: หากการจัดการริปเปิลกระแสสูงและภาระความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจะเป็นปัจจัยสำคัญ หากการจัดการแรงดันไฟฟ้าและความไวต่อปริมาตรที่สูงมากเป็นข้อกังวลหลัก ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกอาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า

คำถามที่พบบ่อย

ข้อดีหลักๆ ของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มคืออะไร?

มีค่าความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) และความเหนี่ยวนำ (ESL) ที่ต่ำมาก ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดและลดการเกิดความร้อนในแอปพลิเคชันความถี่สูงและกระแสไฟฟ้าสูง

คุณสมบัติ "การรักษาตัวเอง" ของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มคืออะไร?

คุณลักษณะเฉพาะนี้ช่วยให้โลหะของอิเล็กโทรดระเหยไปทันทีเมื่อเกิดการพังทลายในระดับไมโคร ทำให้เกิดโซนฉนวนเพื่อซ่อมแซมไฟฟ้าลัดวงจรด้วยตนเอง และรักษาการทำงานและความน่าเชื่อถือของตัวเก็บประจุ

วัสดุไดอิเล็กทริกที่พบมากที่สุดคืออะไรและมีการใช้งานอย่างไร?

โพลีโพรพิลีน (PP): การสูญเสียต่ำมาก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกำลังสูง ความถี่สูง และรองรับ DC-Link NEV โพลีเอสเตอร์ (PET): คุ้มค่า ใช้สำหรับการกรองสัญญาณและการเชื่อมต่อทั่วไป

บทบาทของตัวเก็บประจุฟิล์มในยานยนต์พลังงานใหม่ (NEV) คืออะไร?

เป็นส่วนประกอบหลักที่รองรับ DC-Link ในอินเวอร์เตอร์ควบคุมมอเตอร์ ซึ่งให้ความต้านทานแรงดันไฟฟ้าสูงและการรักษาเสถียรภาพ/การกรองการสูญเสียต่ำ ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของระบบที่มีประสิทธิภาพ

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มแตกต่างจากตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อลูมิเนียมแบบดั้งเดิมอย่างไร?

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า ค่า ESR/ESL ต่ำกว่า และประสิทธิภาพความถี่สูงที่เหนือกว่า ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มีความหนาแน่นของความจุสูงกว่า แต่มีอายุการใช้งานสั้นกว่าและการสูญเสียพลังงานสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ

ความแตกต่างระหว่างตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มโลหะและชนิดฟอยล์คืออะไร?

ฟิล์มโลหะ: อิเล็กโทรดบางกว่า มีคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเองได้ ชนิดฟอยล์: อิเล็กโทรดหนากว่า จัดการกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่า แต่ขาดคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเอง

ทิศทางอนาคตของเทคโนโลยีฟิล์มคาปาซิเตอร์จะเป็นอย่างไร?

มุ่งเน้นการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานและขีดจำกัดอุณหภูมิการทำงาน คอมโพสิตโพลิเมอร์ใหม่แสดงความหนาแน่นของพลังงาน 5.1 Jcm₂₆3 ที่อุณหภูมิ 250°C

จุดประสงค์ของ “กระบวนการกระตุ้น/รักษา” ในการผลิตคืออะไร?

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการทดสอบส่วนประกอบอย่างจริงจังหลังการทำให้เป็นโลหะโดยการคายประจุเพื่อกระตุ้นและซ่อมแซมข้อบกพร่องในระดับจุลภาคที่อาจเกิดขึ้น โดยรับรองโครงสร้างที่มั่นคงก่อนการจัดส่ง