Condensadores electrolíticos de aluminio axiales para circuitos intermedios de CC altamente cargados

En el desarrollo de inversores de tracción compactos para micromovilidad y tecnología de accionamiento industrial, el aumento de las tensiones del sistema requiere condensadores de circuito intermedio más potentes para la estabilización. Para superar este desafío de infraestructura, TDK Corporation introduce nuevas series de condensadores electrolíticos de aluminio en versiones axiales y en estrella de soldadura, que amortiguan corrientes de rizado elevadas en redes de a bordo de CC altamente dinámicas.

Contexto de ingeniería
Los sistemas de accionamiento eléctrico en vehículos eléctricos compactos (xEV), carretillas elevadoras y robots humanoides generan fluctuaciones de corriente de alta frecuencia durante su funcionamiento. Estas corrientes de rizado someten al circuito intermedio de CC (DC-link) a estrés térmico y mecánico, lo que en diseños tradicionales suele requerir la conexión en serie de varios condensadores con una tensión nominal más baja. Esta topología de circuito aumenta considerablemente el espacio necesario en la placa de circuito impreso y, al mismo tiempo, genera inductancias y resistencias parásitas no deseadas. Por lo tanto, aumentar la tensión nominal de los componentes individuales es fundamental para que los ingenieros minimicen la complejidad del circuito, reduzcan la disipación de potencia y garanticen la fiabilidad del sistema en entornos con cambios rápidos de carga.

Explicación técnica
Las series B43693 y B43793 están diseñadas para tensiones nominales de 125 V a 250 V y admiten corrientes de rizado de hasta 21,6 A. Esta rigidez dieléctrica hace que las conexiones en serie en diseños de sistemas de 96 V resulten innecesarias. Paralelamente, las series B41687 y B41787 amplían el espectro en el rango de baja tensión con nuevas variantes de 63 V. Los condensadores presentan una baja resistencia serie equivalente (ESR), lo que reduce la generación de calor dentro del circuito intermedio del inversor bajo cargas de corriente elevadas.

Gracias al diseño mecánico con terminales axiales o en estrella de soldadura, los componentes se pueden integrar de forma flexible en la arquitectura del circuito, ya sea de forma horizontal, vertical, en placas de circuito impreso clásicas o directamente en barras colectoras macizas. La construcción también permite un acoplamiento térmico directo de la carcasa de aluminio a un disipador de calor, lo que incrementa significativamente la capacidad de corriente de rizado. Por ejemplo, la corriente de rizado máxima admisible de un componente de 18 x 30 mm a una temperatura ambiente de 105 °C aumenta de 5,2 A a 11,1 A cuando la carcasa se enfría activamente a 105 °C.

Relevancia del producto
Debido a la mayor tensión nominal y a la mejor disipación del calor, los desarrolladores de electrónica de potencia pueden reducir el número de condensadores necesarios por banco de energía. Esto disminuye directamente los costes de montaje y aumenta la densidad de potencia del sistema global. Las propiedades físicas abarcan un rango de capacidad de 56 µF a 650 µF para las versiones de 125 V y de 510 µF a 4800 µF para las series de 63 V. Los componentes ofrecen una vida útil operativa de 2500 horas a temperaturas de funcionamiento de hasta 140 °C (variantes de 125 V) o 150 °C (variantes de 63 V). La resistencia mecánica estándar a las vibraciones de 20 g, que puede aumentarse a 60 g bajo petición, garantiza la estabilidad estructural en entornos industriales y de automoción exigentes. Todas las series cumplen plenamente con la directiva RoHS.

Aplicaciones reales
Las series de condensadores están diseñadas específicamente para su uso en electrónica de potencia sometida a grandes cargas y con limitaciones de espacio. En la electrónica de automoción e industrial, actúan como un búfer de energía central en inversores compactos para micromovilidad, como por ejemplo en vehículos de dos ruedas eléctricos o embarcaciones eléctricas. En intralogística, estabilizan eléctricamente las redes de a bordo de 48 V y 80 V de las carretillas elevadoras de accionamiento eléctrico. Además, sus reducidas dimensiones, que van de 16 x 25 mm a 21 x 49 mm, permiten una integración perfecta en los sistemas de distribución de energía y accionamientos de articulaciones de robots humanoides, fuertemente regulados.

Contexto adicional
Esta sección detalla las especificaciones técnicas y la evaluación comparativa con la competencia que no se incluyeron en el anuncio original del producto.

En el segmento de mercado de los condensadores de circuito intermedio para tensiones inferiores a 150 V, los condensadores electrolíticos de aluminio clásicos compiten directamente con los condensadores de película y los condensadores poliméricos híbridos. Mientras que los condensadores de película presentan una ESR extremadamente baja y toleran picos de tensión elevados, los condensadores electrolíticos de aluminio ofrecen una densidad de capacidad por volumen considerablemente mayor, lo que a menudo resulta indispensable a frecuencias en el rango de los kilohercios bajos para suavizar el rizado de tensión.

La tendencia tecnológica hacia arquitecturas de 48 V y 96 V en la industria de la automoción requiere componentes capaces de manejar corrientes muy elevadas a estas bajas tensiones, ya que para una misma potencia eléctrica debe fluir una corriente mayor que en los sistemas de alta tensión. Las soluciones de la competencia de fabricantes como Panasonic o Rubycon recurren a menudo en el sector de la automoción a condensadores poliméricos híbridos que, sin embargo, alcanzan sus límites en cuanto a escalabilidad de costes cuando se requieren altas capacidades totales superiores a 1000 µF. La combinación de alta capacidad, montaje axial mecánicamente robusto y la opción de refrigeración directa de la carcasa posiciona a las series de TDK como una alternativa pragmática y eficiente para gestionar las elevadas pérdidas térmicas en aplicaciones de tracción modernas.

Editado por Maria Brueva, editora de Induportals – adaptado por IA.

www.tdk-electronics.tdk.com