Condensatori in film di polipropilene  per elettronica di potenza

L’elettronica di potenza è oggi largamente applicata nell’industria, e il suo grande sviluppo negli  ultimi venti anni ha portato alla realizzazione di circuiti di controllo sempre più precisi, affidabili, di minori dimensioni e più elevato rendimento. I condensatori partecipano a questa evoluzione come   componenti di primaria importanza assieme ai semiconduttori nei sistemi di conversione e controllo dell’energia.

I condensatori per l’elettronica di potenza sostituiscono i condensatori elettrolitici dove occorre alta densità di energia, alta tensione e alti picchi di corrente senza la necessità di collegamenti in serie.

Le principali caratteristiche dei condensatori DC link sono la capacità di resistere a correnti elevate a frequenze superiori a 1000 Hz e l’alta densità di energia (Joule/dm³).

Le principali funzioni dei condensatori nelle applicazioni di elettronica di potenza sono: Commutazione: si tratta di condensatori per corrente alternata atti allo spegnimento forzato dei diodi controllati(SCR). La tensione applicata è spesso di forma trapezoidale e le frequenze di lavoro possono arrivare ad alcune centinaia di hertz. I tempi di commutazione sono generalmente compresi tra 10 e 200  microsecondi, di conseguenza le correnti in gioco raggiungono valori   di picco molto elevati.

Protezione/Circuiti RC(AC): Questi condensatori hanno la funzione di proteggere da sovratensioni i semiconduttori di potenza mediante circuiti RC in parallelo. Questo comporta per il condensatore l’assoggettamento a picchi  di corrente molto elevata ma di breve durata, pertanto la corrente efficace risulta di valori modesti.

Damping (AC): anche in questo impiego i condensatori attenuano  i picchi di tensione non desiderati; essi vengono periodicamente caricati e scaricati e di picchi di corrente cosi  generati superano il valore di corrente efficace del condensatore quando questo lavora a frequenza di rete. Supporting (DC): i condensatori operano in corrente continua e debbono fornire energia in modo temporaneo e ripetitivo, sotto forma di elevati picchi  di corrente.

Impulso (DC): in questo impiego i condensatori sono utilizzati per generare forti  impulsi di corrente sia in fase di carica che discarica.

Filtraggio (AC -DC): nel filtraggio AC il condensatore è sollecitato con una  corrente fondamentale alla quale si sovrappongono una o più correnti armoniche; il sovraccarico che nasce sui condensatori deve essere noto  e tale  da non superare i valori ammessi dal costruttore. Applicazione tipica  è quella dei filtri di uscita dei gruppi di continuità al fine di ridurre la distorsione armonica. Nel filtraggio DC, il condensatore è sottoposto ad una tensione continua con sovrapposta una componente alternata (ripple) di modesta entità. Poiché le capacità in gioco sono generalmente elevate, le correnti che circolano nel condensatore possono assumere valori   consistenti e quindi generare perdite da tenere in considerazione. Come si può ben intuire, ogni   applicazione richiede condensatori con caratteristiche specifiche dedicate; per la stessa applicazione. Condensatori espressamente progettati per  applicazioni in tensione continua, non possono essere applicati in alternata, mentre è possibile il contrario, a patto che siano  rispettati i limiti dichiarati dal costruttore.