Анализ на тенденциите и приложенията в технологията на ламинирани шини: Решения за свързване с ниска-индуктивност за електрически системи с висока-мощност

 

С бързото развитие на сектори като нови енергийни превозни средства (NEV), системи за съхранение на енергия, промишлени захранвания и интелигентни мрежи, оборудването за силова електроника се развива към по-висока плътност на мощността, по-високо напрежение и по-компактни структури. На този фон традиционните кабелни връзки и стандартните медни шинни конструкции са все по-неспособни да отговорят на изискванията на приложения, включващи превключване с висока-скорост, работа с висока-честота и сложни среди за управление на топлината.

 

Като усъвършенстван компонент за електрическо взаимно свързване, ламинираната шина-, образувана чрез ламиниране на множество слоеве от проводници и изолационни материали в интегрирана структура-ефективно намалява паразитната индуктивност в токовия контур и подобрява скоростта на реакция на системата и стабилността на работа. Понастоящем тази технология се прилага широко в електрически задвижващи системи NEV, преобразуватели за съхранение на енергия, индустриални инвертори, железопътен транспорт и високо-производителни системи за захранване.

 

В сравнение с традиционните методи на свързване, основното предимство на ламинираните шини се крие в оптимизирането на пътищата за предаване на ток. Чрез плътно подреждане на положителни и отрицателни проводници (или проводници с различни потенциали), площта на токовия контур се минимизира; това позволява на магнитните полета, генерирани от токове, протичащи в противоположни посоки, да се компенсират взаимно, като по този начин намаляват разсеяната индуктивност. Това е особено критично за системи, използващи високо-скоростни захранващи устройства като IGBT и SiC MOSFET, тъй като ефективно смекчава пиковете на напрежението по време на превключване и подобрява надеждността на оборудването.

 

В NEV сектора непрекъснатото надграждане на платформи с високо-напрежение изисква компоненти за електрическо свързване, за да отговарят едновременно на изискванията за висок{1}}тоководещ капацитет, олекотен дизайн и оптимизиране на пространството. Например шината на блока за разпределение на мощността (PDU) в батерийни системи с високо-напрежение трябва да се справя с разпределението на мощността, защитните връзки и надеждното провеждане на ток, поставяйки по-високи изисквания към свойствата на материала и структурния дизайн.

 

Гледайки напред, с развитието на 800V и платформи с по-високо напрежение, ламинираните шини ще играят все по-важна роля в новите енергийни системи за задвижване.
 

 

Ламинираните шини обикновено се състоят от проводими слоеве, изолационни слоеве и защитни слоеве. Проводниците се изработват основно от високопроводима мед или алуминий, докато изолационни материали-като PET, PI или епоксидна смола-се избират въз основа на номинално напрежение, топлинна среда и специфични изисквания за приложение.

 

Производственият процес обикновено включва прецизно щамповане, огъване, повърхностна обработка, изолационно ламиниране и окончателно формоване на ламиниране. Чрез прецизно контролиране на разстоянието между слоевете и структурните размери може да се постигне ниска-индуктивност и високо надеждно предаване на енергия.

 

Във високо{0}}скоростните импулсни захранващи системи индуктивността пряко влияе върху работата на захранващите компоненти. Прекомерната индуктивност на контура може да доведе до пикове на високо напрежение по време на преходни процеси на превключване, което компрометира безопасната работа на компонентите. Следователно дизайнът с ниска-индуктивност е критична техническа спецификация за ламинирани шини.

 

За високо{0}}приложения за задвижване в индустриалната автоматизация, ламинираните шини, проектирани за задвижвания с променлива честота (VFD), оптимизират разположението на проводника, за да намалят дължината на токовия контур, като по този начин повишават оперативната ефективност на системата с променлива честота.

 

В допълнение към намаляването на индуктивността, ламинираните шини предлагат следните предимства:

 

Първо, те подобряват използването на пространството. Традиционните кабелни снопове изискват значително пространство за маршрутизиране, докато ламинираната структура интегрира множество проводими пътеки в компактен отпечатък, което позволява по-компактни конструкции на оборудването.

 

Второ, те подобряват възможностите за управление на топлината. Медните проводници с голяма-повърхност-площ намаляват локализираната плътност на тока и повишаването на температурата, подобрявайки дългосрочната-оперативна стабилност.

 

Трето, те повишават надеждността на монтажа. Интегрираната структура минимизира броя на точките на свързване, намалявайки риска от повреди, причинени от фактори като разхлабени болтове или окисляване на контакта.

 

В областта на високо-производителните изчисления захранващите системи трябва да поддържат висока-скорост и висок-ток; по този начин ламинираните шини, предназначени за платки или задни платки на суперкомпютри, отговарят на изискванията за компактни, високонадеждни захранващи връзки в сървъри и изчислителни платформи.

 

 

 

Понастоящем нарастващото търсене на ламинирани шини се движи предимно от сектори като нови енергийни превозни средства (NEV), системи за съхранение на енергия, индустриални инвертори и центрове за данни.

 

Батерийните пакети, контролерите на моторите и-системите за електроразпределение с високо напрежение в NEV изискват стабилни и надеждни структури за предаване на енергия. В сравнение с традиционните връзки с медни проводници, ламинираните шини намаляват теглото и подобряват оползотворяването на пространството, като същевременно осигуряват надеждна работа при условия, податливи на вибрации-, типични за околната среда на превозното средство.

 

В системите за управление на мотори шините на контролера на мотора се справят с високотокови-връзки между захранващи модули, което изисква ниско съпротивление, ниска индуктивност и отлично разсейване на топлината. Тъй като изходната мощност на NEVs се увеличава, тези приложения поставят все по-строги изисквания към дизайна на шините.

 

Растежът на индустрията за съхранение на енергия също доведе до технологични подобрения за ламинирани шини. Големите-системи за съхранение на енергия-състоящи се от батерийни клъстери, модули за преобразуване на енергия и контролни блокове-изискват високонадеждни структури за разпределение на енергия. Оптимизирането на ламинирания дизайн помага за намаляване на загубите в системата и подобряване на ефективността на преобразуване на енергия.

 

В сектора на телекомуникационната инфраструктура нарастващите изисквания за мощност на 5G базови станции и крайно компютърно оборудване направиха структурите за разпределение на енергия с висока -гъстота ключов фокус. Ламинираните шини, предназначени за разпределение на мощността на клетъчни базови станции, позволяват по-стабилни и компактни схеми на захранване в рамките на телекомуникационно оборудване.

 

Междувременно центровете за данни поставят нови изисквания за разпределение на енергия с висока-мощност-плътност. Като се има предвид ограниченото пространство вътре в сървърните стелажи, има нужда от ефективни, безопасни и надеждни решения за захранване. Следователно,ламинирани шини за -разпределение на захранването в стелаживсе повече се превръщат в жизненоважен компонент на съвременните системи за захранване на центрове за данни.