46 / 86
COMPONENTS
CAPACITOR
46
- ELETTRONICA OGGI 451 - GENNAIO/FEBBRAIO 2016
tipicamente di 30-50 nm): durante eventi quali una rottura (bre-
akdown) oppure una bonifica, uno strato di metallizzazione così
sottile può vaporizzare ed andare ad isolare elettricamente la zona
interessata, ripristinando così la resistenza di isolamento tra le ar-
mature del condensatore stesso. Nei comuni condensatori a film
di classe X2 per la soppressione delle interferenze elettromagne-
tiche, la presenza di umidità combinata con un’alta temperatura e
con l’applicazione di una tensione alternata può causare la corro-
sione delle sottili armature metalliche. Tale fenomeno finisce per
influire sulle caratteristiche elettriche del condensatore, dando
luogo, generalmente, a una diminuzione della capacità (a causa
della riduzione della superficie attiva) e ad un incremento del fat-
tore di dissipazione (a causa della riduzione della conducibilità
delle armature).Inunalimentatore capacitivo,laperditadi capacità
può impedire che il circuito fornisca un’adeguata corrente al cari-
co. In un circuito che presenti un condensatore di classe X o Y, la
perdita di capacità compromette l’attenuazione delle interferenze
elettromagnetiche, esponendo così gli altri componenti a segnali
di disturbo potenzialmente dannosi. In un circuito con condensa-
tori X o Y, un aumento del fattore di dissipazione del condensatore,
inoltre, può portare ad un surriscaldamento in grado di causare
ulteriori danni al condensatore ed accelerare il guasto dell’inte-
ro sistema. Pertanto, le soluzioni costruttive adottate nei conden-
satori di classe X2 hanno una notevole influenza sulla rispettiva
capacità di operare per lunghi periodi in condizioni critiche.
Poiché vi è una crescente domanda di condensatori di classe X, Y
edi quelli collegati in serie che siano ingradodi resistere in campo
a condizioni ambientali estreme per lunghi periodi (superiori ad
un decennio), esiste, conseguentemente, l’esigenza di trovare una
tecnologia che sia più robusta ed efficace per fabbricare conden-
satori destinati ad apparecchiature come i contatori intelligenti ed
i generatori solari. KEMET, in collaborazione con gruppi di ricerca
accademici, ha cercato una soluzione a questa sfida focalizzando-
si sui materiali ed ha sviluppato la nuova serie F862, basata su di
un film di polipropilene di alta qualità come dielettrico e su di uno
specifico processo di produzione. KEMET ha introdotto questi ma-
teriali e processi innovativi nelle sue già collaudate piattaforme di
condensatori X2, allo scopo di creare nuovi condensatori a filmul-
tra-robusti, come la serie F862. Tali dispositivi riescono a garantire
una durata significativamente maggiore rispetto ai condensatori
standard in filmdi polipropilene o di poliestere,in condizioni di ele-
vata umidità. Mentre i dispositivi standard presentano tipicamente
una vita media di soli due o tre anni, è ora possibile realizzare di-
spositivi con valori nominali di durata superiori ai 15 anni.
Il test di Temperatura - Umidità - Polarizzazione (THB:Temperature
– Humidity – Bias) espone il condensatore ai tre fattori principali
che causano la perdita di capacità e che provocano l’aumento del
fattore di dissipazione, e misura gli effetti nel tempo sulla capacità,
sul fattore di dissipazione e sulla resistenza di isolamento. Condi-
zioni di prova THB pari a 85 °C, 85% di umidità relativa e 240 Vac
di tensione operativa hanno confermato un significativo miglio-
ramento nella stabilità della capacità e del fattore di dissipazione,
come mostrato in figura 2 e figura 3. L’uso del polipropilene non
solo assicura un’ottima capacità di autorigenerazione ma, grazie
al suo fattore di dissipazione basso e stabile, migliora notevolmen-
te anche la tolleranza nei confronti dei ripple di frequenza della
rete e delle correnti di ripple ad alta frequenza presenti quando
il condensatore è collegato tra le fasi all’ingresso di un circuito di
commutazione, come un inverter.
Le prestazioni ambientali migliorate e la capacità di autorigenera-
zione di questi dispositivi soddisfano anche i requisiti del settore
automobilistico per il controllo del processo di carica della bat-
teria nei veicoli ibridi ricaricabili dalla presa di corrente (PHEVs,
Plug-inHybrid ElectricVehicles) e nei veicoli elettrici (EVs, Electric
Vehicles). La serie di condensatori F862 risponde ai requisiti della
specifica di qualità AEC-Q200 del settore automobilistico a livello
di componente, oltre ad essere stata qualificata ai sensi delle nor-
mative di sicurezza ENEC, UL, cUL e CQC.
Tecnologie avanzate come le reti intelligenti, le energie rinnovabili,
gli inverter industriali ed i veicoli ibridi o elettrici sono la chiave
per raggiungere obiettivi importanti, quali la riduzione dei consu-
mi energetici e delle emissioni dei gas serra. Per incoraggiarne
l’adozione diffusa si rendono necessarie soluzioni a basso costo.
Altrettanto importanti, però, sono i requisiti di elevata affidabilità
e di lunga durata anche in caso di funzionamento in condizioni
ambientali severe. I più recenti condensatori metallizzati in film di
polipropilene della serie F862, utilizzando materiali di ultima gene-
razione e tecnologie di processo avanzate, potrebbero consentire
la realizzazione di apparecchiature - quali contatori intelligenti, ge-
neratori solari ed elettronica automobilistica - che soddisfino tali
contrastanti requisiti.
Fig. 3 – La stabilità della capacità è migliorata grazie ai materiali e ai
processi di ultima generazione
Fig. 4 – L’aumento del fattore di dissipazione a causa di temperatura,
umidità e polarizzazione risulta rallentato