Обяснение на ключови технологии за подобряване на плътността на мощността на технологията за ламинирани шини

В съвременните силови електронни системи плътността на мощността се е превърнала в решаващ индикатор за производителността на оборудването. С бързото развитие на нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия и високо{1}}честотно захранващо електронно оборудване, традиционните медни шини или кабели все повече не могат да отговорят на изискванията на системите с висока-енергия-плътност по отношение на паразитна индуктивност, заемане на пространство и разсейване на топлина. На този фон технологията на ламинираните шини постепенно се превърна във важно решение в областта на силовата електроника. Чрез структуриран ламиниран дизайн от множество проводници и изолационни материали, ламинираните шини могат да постигнат ефективно предаване на енергия в ограничено пространство, като същевременно значително намаляват паразитната индуктивност и оптимизират ефективността на електромагнитната съвместимост. Поради това те се използват широко във високо-производителни захранващи системи и структури за свързване на захранващи модули.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основната структура на ламинирана шина обикновено се състои от множество слоеве проводими материали и изолационни среди, подредени редуващо се. Обичайните материали за проводници са мед или алуминий, докато изолационните слоеве често използват полиимидно фолио, епоксидна смола или други високо{1}}напреженови изолационни материали. По време на производството слоевете се интегрират в една структура чрез процеси на горещо пресоване или свързване, като по този начин се създава стабилен път за предаване на ток. В сравнение с традиционните структури на медни шини, ламинираните медни шини постигат по-компактна структура на електрическо свързване чрез прецизен контрол на разстоянието и разположението на проводниковия слой. Те също така могат да бъдат персонализирани, за да отговорят на нуждите на различни устройства, приспособявайки сложни токови пътища и системни структури.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Едно от ключовите предимства на технологията с ламинирани шини е значителното намаляване на паразитната индуктивност. Когато положителните и отрицателните проводници са подредени плътно успоредно в структурата, магнитните полета, генерирани от обратни токове, се компенсират взаимно в пространството, като по този начин драстично намаляват индуктивността на веригата. Паразитната индуктивност на традиционните медни шини обикновено е над 100nH, докато оптимизираните ламинирани шини могат да я намалят до под 10nH. Тази структура с ниска-индуктивност ефективно потиска пиковете на напрежението и електромагнитните смущения, генерирани от комутационни устройства, което е особено важно за високо-скоростни комутационни системи, използващи SiC MOSFET или IGBT, осигурявайки стабилна и надеждна електрическа среда за високо-честотни силови електронни системи.

 

В допълнение към подобрената индуктивност, ламинираните шини също така предлагат значителни предимства по отношение на-носещия капацитет и ефективността на разсейване на топлината. Много{2}}слойната тънка медна структура значително увеличава площта на разсейване на топлината, като същевременно съкращава пътя на топлопроводимостта, което улеснява разсейването на топлината към външната охладителна система. Чрез оптимизиране на дебелината на медния слой и топлопроводимостта на изолационния материал, ламинираните медни шини обикновено постигат ток-носеща способност от 3–5 A/mm² на единица напречна-площ на сечението, подобрение от над 20% в сравнение с традиционните медни шини. Тази структура не само намалява вероятността от локализирани горещи точки, но също така ефективно намалява повишаването на температурата по време на работа на системата, като по този начин подобрява цялостната надеждност на оборудването и продължителността на живота.

 

От гледна точка на системния дизайн, ламинираните шини могат да подобрят плътността на мощността на силови електронни устройства чрез множество технологични пътища. Първо, структурата с ниска-индуктивност позволява на захранващите устройства да работят стабилно при по-високи честоти на превключване, намалявайки размера на филтъра и магнитните компоненти. Второ, интегрираната структура може да замени множество разпределени медни шини и кабели, значително намалявайки броя на точките на свързване и опростявайки системното окабеляване, позволявайки по-компактно оформление на захранващи модули, кондензатори и задвижващи модули. Например, в системите за моторно задвижване, структурата на ламинираната шина за моторно задвижване за силова електроника може значително да скъси разстоянието на свързване между захранващата верига и захранващия модул, като ефективно намалява загубите в системата и подобрява цялостната ефективност.

 

Ламинираните шини също предлагат значителни предимства в дизайна за електромагнитна съвместимост. Тъй като проводниковите слоеве обикновено използват симетричен подреден дизайн, магнитните полета, генерирани от високо-честотни токове, могат да се компенсират взаимно в структурата, като значително намаляват електромагнитното излъчване. При практически приложения оптимизираната ламинирана шина за моторно задвижване на базата на IGBT- може да намали излъчваните смущения с приблизително 20 dB в честотната лента от 30 MHz до 1 GHz. Едновременно с това, чрез добавяне на екранираща структура в рамките на изолационния слой, външният радиочестотен шум може да бъде допълнително потиснат, подобрявайки способността на системата срещу -смущения. Тази способност за оптимизиране на EMC намалява необходимостта от допълнителни филтриращи компоненти, като по този начин допълнително намалява размера на системата и увеличава плътността на мощността.

 

В практически приложения подредените шини са се превърнали в ключови компоненти в различни-мощни електронни системи. Например, ламинираната шина за високотоков инвертор в системи за електрическо задвижване на нови енергийни превозни средства позволява стабилно и надеждно предаване на енергия при условия на висок ток; във фотоволтаични преобразуватели и преобразуватели за съхранение на енергия, структурата BusBar for Power Electronics подобрява ефективността на системата и оптимизира пространственото оформление. Освен това високо{3}}надеждните шинни структури, подобни на BusBar за електрически локомотиви, се използват широко в тягови системи за железопътен транспорт, промишлени честотни преобразуватели и големи UPS захранващи устройства, за да отговорят на изискванията за приложение за висока мощност и висока надеждност.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При проектирането на ламинирани шини трябва да се вземат предвид множество фактори, включително електрически характеристики, управление на топлината и структурно оформление. Първо, броят на слоевете на шините и дебелината на проводника трябва да се определят въз основа на номиналната мощност на системата, платформата за напрежение и пространството за инсталиране. Обикновено броят на слоевете в ламинирана структура варира от 2 до 6, докато дебелината на медния слой варира от 0,2 mm до 1,0 mm в зависимост от номиналния ток. При високо{7}}системен дизайн, добре-проектираният дизайн на ламинирана шина осигурява постоянни дължини на пътя на проводника, като по този начин гарантира равномерно разпределение на тока и намаляване на паразитните параметри. Едновременно с това моделирането на разпределението на индуктивността и повишаването на температурата с помощта на софтуер за симулация позволява ранна оптимизация на структурата на проводника по време на фазата на проектиране, подобрявайки цялостната ефективност на системата.

 

Производственият процес също значително влияе върху работата на ламинираните шини. Висококачествените-продукти обикновено използват вакуумно горещо-пресоване, за да осигурят еднаква дебелина на изолацията и стабилна якост на свързване между слоевете. Стабилният контрол на процеса ефективно избягва проблеми като частичен разряд, стареене на изолацията и необичайно термично съпротивление. В някои приложения с висока-надеждност се включват специални изолационни обработки, като технологията за лакирана изолирана шина (VIB), за допълнително подобряване на изолационните характеристики и адаптивността към околната среда, като по този начин отговарят на дългосрочните-изисквания за надеждност.

 

Строгото тестване и проверка са еднакво незаменими по време на разработването на продукта и масовото производство. Преди да бъдат пуснати в практическо приложение, многослойните шини обикновено се подлагат на множество тестове, включително индуктивност, съпротивление, издържано напрежение, повишаване на температурата и EMI, за да се гарантира стабилна работа при различни работни условия. Чрез систематично тестване може да се гарантира, че всяко решение за шини за разпределение на електрическа енергия притежава стабилни и постоянни електрически характеристики, като по този начин отговаря на строгите изисквания за надеждност на високо-енергийно електронно оборудване.

 

Като цяло технологията на многослойните шини, със своите предимства в структура с ниска-индуктивност, висока-интеграция на плътност и ефективно управление на топлината, осигурява решаваща подкрепа за развитието на висока-мощност-плътност на силово електронно оборудване. С нарастващото разпространение на силовите устройства от силициев карбид и високо-честотната силова електроника, приложението на многослойни шини в нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия и индустриални захранвания ще продължи да се разширява, превръщайки се във основен компонент на бъдещите високо-производителни захранващи системи. Особено в новия енергиен сектор, структурни решения като медна шина за алтернативна енергия водят енергийните системи към по-висока ефективност и надеждност.

 

В практическите инженерни приложения изборът на доставчици със зрели производствени възможности е също толкова важен за производителността и надеждността на ламинираните шини. Ние сме специализирани в изследването, разработването и производството на високо-производителни продуктиЛаминирани шини за индустриалнии приложения за нова енергия, предоставящи персонализирани решения, базирани на различни мощности и изисквания за структура на системата. От дизайна на проводника и структурата на изолацията до цялостните процеси на сглобяване, ние можем да предоставим на клиентите цялостни шини, персонализирани за решения за електрическа защита, за да отговорим на нуждите от високо-надеждни компоненти за свързване на захранване на нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия и промишлено захранващо електронно оборудване.