[发明专利]电解电容器模块、滤波电路和电力变换器

说明书

具备在电极箔形成有蚀刻坑的至少两个电解电容器(4‑1、4‑2)，将使该蚀刻坑长度不同的至少两种电解电容器(4‑1、4‑2)并联连接，该设置数相同或不同。电解电容器(4‑1、4‑2)是使蚀刻坑长度为27[μm]以下的电解电容器、或使蚀刻坑长度超过27[μm]的电解电容器中的任一种。由此，使电解电容器所具有的高频区域的性能提高，抑制高频区域中的电容降低率，同时增大高频区域中的纹波电流耐量。

技术领域

本发明的技术涉及由蚀刻坑长度不同的电极箔特定的电解电容器的模块化和电路技术。

背景技术

在直流、交流的电力变换中使用逆变器或变换器等通过切换来进行电力变换的电力变换器。该电力变换器中使用具备电容器的滤波器，以去除在切换中产生的高频分量。

关于该滤波器中使用的电容器，已知将高频损耗大的大容量电容器和高频损耗小的小容量电容器并联化来使用(专利文献1)。但是，该专利文献1中仅记载了铝电解电容器的损耗大，并未提及在专利文献1中记载的电容器的并联化中使用电解电容器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-204721号公报

发明内容

发明所要解决的课题

顺便提及，作为具有宽带隙的半导体材料，已知SiC、GaN等。并且，作为使用这种半导体材料的下一代功率器件，MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)等受到关注。该功率器件已脱离研究阶段而转向实用化，有助于电源系统的高性能化。

与使用硅的现有功率器件相比，该功率器件具有导通电阻低、高速切换、能够在高温环境下操作等特点。若将这种功率器件应用于电力变换器，则能够以低导通电阻和高速切换而实现电力损耗抑制带来的高效化。其结果，使用了半导体材料的功率器件有助于冷却风扇或散热器等冷却部件的简化、基于高频化的无源部件的小型化、以及成本削减和节能化。

作为电力变换器的主要部件的电解电容器与该电力变换器的小型化、高效化有密切关系。电解电容器存在对高速切换特性、对于高频的响应性、低损耗化进行改善的课题。在电解电容器中，在约300[Hz]以下的低频区域获得高静电电容密度。这是膜电容器、MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitor：层积陶瓷电容器)等其他电容器所没有的优点，但在几十[kHz]以上的高频区域中电容降低率变大、ESR(Equivalent Series Resistance，等效串联电阻)高、纹波电流耐性差(无法提高允许纹波电流)等，存在需要改善的课题。

为了用电解电容器实现在高频区域中所需的静电电容、所需的纹波电流耐量，必须选择大尺寸的电解电容器。若使用大尺寸的电解电容器，则会妨碍电力变换器的小型化及低成本化。

静电电容依赖于对电极的表面积。在电解电容器中，为了扩大电极箔的表面积(面积扩大化)，对电极箔实施使用交流或直流的蚀刻处理。在低压用的电极箔中，通过交流蚀刻在电极箔表面形成海绵状蚀刻坑；在高压用的电极箔中，通过直流蚀刻在电极箔表面形成隧道状蚀刻坑。若增加坑长度，使蚀刻坑到达电极箔的深部等，则能够进一步扩大电极箔的表面积，在理论上能够增加静电电容。

但是，在100[kHz]以上的高频区域中的信息处理普及的数字设备等中，如果将电解电容器的用途从低频区域扩大到高频区域，则高频区域中的电容器性能成为问题。

本发明人着眼于形成有隧道状蚀刻坑的电极箔的频率依赖性，实施了电极箔中的隧道状蚀刻坑的等效电路仿真和验证实验，验证了高速切换时蚀刻坑在电极箔的深度方向上的瞬态现象。

通过该验证，本发明人得到了以下的技术思想。