Laminētas kopnes: Jo vairāk slāņu, jo labāk

Laminētās kopnes kā galvenās vadošās un savienojošās sastāvdaļas jaudas elektroniskajās sistēmās nav vienkārši izstrādātas ar "vairāk slāņu, labāk". Tā vietā to dizains ietver sistemātisku inženiertehnisko kompromisu- starp elektrisko veiktspēju, siltuma pārvaldības iespējām, telpas ierobežojumiem un kopējām dzīves cikla izmaksām. Praktiskā pielietojumā slāņu skaits laminētajās kopnēs tieši ietekmē strāvas ceļa sadalījumu, parazītiskos parametrus (piemēram, izkliedes induktivitāti un sadalīto kapacitāti) un kopējo sistēmas uzticamību. Tāpēc ir nepieciešama racionāla saskaņošana, kuras pamatā ir konkrēti lietojumprogrammu scenāriji, nevis vienkārši jācenšas apkopot parametrus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strukturāli laminētas vara kopnes tiek veidotas, mainot vadošas vara folijas un izolācijas dielektriķa slāņus. Dažāds slāņu skaits atbilst dažādiem elektromagnētiskās sakabes un termiskās difūzijas raksturlielumiem. Divu-slāņu struktūra parasti ir pamata konfigurācija, kas nodrošina augstu izmaksu-efektivitāti un nobriedušus ražošanas procesus. Tas ir piemērots lietojumiem ar relatīvi atvieglotām induktivitātes un elektromagnētiskās saderības (EMC) prasībām, piemēram, vispārējiem rūpnieciskiem barošanas avotiem vai zemas jaudas sistēmām. Šāda veida laminēta vara stieņa, vienlaikus saglabājot pamata strāvas nestspēju, ievērojami samazina parazītisko induktivitāti salīdzinājumā ar tradicionālajām vara kopnēm vai kabeļiem un piedāvā dažas telpas optimizācijas iespējas.

 

Ja struktūra tiek jaunināta līdz trīs slāņiem, sistēmā var ievietot starpposma funkcionālo slāni (piemēram, ekranēšanas slāni vai neitrālu slāni), kas ļauj laminētajai elastīgajai kopnes joslai demonstrēt izcilu veiktspēju elektromagnētisko traucējumu slāpēšanā un vairāku{0}}cilpu strāvas manevrēšanas jomā. Šāda veida struktūras tiek plaši izmantotas scenārijos, kuros nepieciešama noteikta stabilitātes un pret-traucējumu spēja, piemēram, vidējas-jaudas lietojumos, piemēram, laminētas kopnes stieņi spēka elektronikai vai laminētas kopņu stieņi IGBT-bāzētiem motora piedziņām. Racionāli izstrādājot starpslāņu izkārtojumu, pašreizējās cilpas simetriju var vēl vairāk optimizēt, samazinot sistēmas troksni.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Četru{0}}slāņu un augstākām konstrukcijām Laminated Bus Bar Design ieiet augstas integrācijas un augstas veiktspējas stadijā. Daudzslāņu struktūras ne tikai nodrošina augstu vairāku jaudas cilpu, signāla cilpu un ekranēšanas slāņu integrāciju, bet arī ievērojami samazina izkliedētās induktivitāti, izmantojot ciešu starpslāņu savienojumu, padarot tās īpaši piemērotas lietojumiem, kas ietver augstas-frekvences komutācijas ierīces (piemēram, IGBT un SiC moduļus), piemēram, laminētas kopņu stieņus augstas strāvas strāvas pārvadiem vai kopnes induktori. IGBT-bāzēti motora piedziņas. Šiem dizainparaugiem parasti ir izcili siltuma izkliedes ceļi, veidojot trīsdimensiju siltuma izkliedes tīklu, izmantojot daudzslāņu plānas vara struktūras, efektīvi samazinot temperatūras paaugstināšanos un palielinot strāvas{7}nesuma jaudu.

 

Runājot par elektrisko veiktspēju, galvenais ieguvums, palielinot slāņu skaitu, ir parazītiskās induktivitātes samazināšanās. Stingrāka savienošana starp pozitīvo un negatīvo elektrodu nodrošina magnētiskā lauka atcelšanu, samazinot sprieguma lēcienus un pārslēgšanas zudumus, kas ir īpaši svarīgi augstfrekvences lietojumiem (piemēram, laminētas kopnes stieņi augstas strāvas shēmas plates IGBT). Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka, palielinot slāņu skaitu, palielinās arī sadalītā kapacitāte, kas, ja tā ir slikti izstrādāta, var negatīvi ietekmēt augstfrekvences signāla integritāti.

 

Termiskās pārvaldības ziņā daudzslāņu laminētas kopnes, kas paredzētas rūpnieciskām vajadzībām, demonstrē ievērojamas priekšrocības. Palielinot siltuma izkliedes saskarni un optimizējot siltuma vadīšanas ceļu, temperatūras paaugstināšanos var efektīvi samazināt tādos pašos strāvas apstākļos, vienlaikus uzlabojot sistēmas ilgtermiņa uzticamību. Šis raksturlielums ir īpaši svarīgs liela-jaudas-blīvuma ierīcēs, piemēram, kopnes barošanas elektronikai vai vara kopņu stieņi alternatīvās enerģijas lietojumiem.

 

No sistēmas integrācijas viedokļa daudzslāņu struktūras var ievērojami samazināt savienojuma punktu skaitu, nodrošinot augstāku moduļu dizaina pakāpi. Salīdzinot ar tradicionālajiem risinājumiem, savienojuma saskarņu skaita samazināšana ne tikai samazina kontaktu pretestību un iespējamos atteices punktus, bet arī ievērojami samazina aprīkojuma izmērus, atbilstot moderno jaudas elektronisko iekārtu miniaturizācijas un augstajām integrācijas tendencēm. Piemēram, daudzslāņu risinājumi ir kļuvuši par galveno izvēli laminētajās kopnēs kondensatoru bloku montāžas konstrukcijās vai kopņu stieņu risinājumos elektroenerģijas sadalei.

 

Runājot par pielāgošanos videi un mehānisko veiktspēju, daudzslāņu karsti presētās{1}}konstrukcijas nodrošina lielāku kopējo izturību un vibrācijas pretestību, padarot tās piemērotas sarežģītām ekspluatācijas vidēm, piemēram, augstas-uzticamības lietojumiem, piemēram, elektrisko lokomotīvju kopnes vai kosmosa kuģu jaudas invertoru laminētas kopnes. Vienlaikus noslēgtā konstrukcija apvienojumā ar augstas veiktspējas-izolācijas materiāliem uzlabo izturību pret mitru karstumu, sāls izsmidzināšanu un novecošanos.

 

Lai gan daudzslāņu dizains piedāvā daudzas priekšrocības, palielinās arī to ražošanas sarežģītība un izmaksas. Lielāks slāņu skaits izvirza augstākas prasības laminēšanas precizitātei, izolācijas materiāla veiktspējai un procesa kontrolei. Piemēram, augstākās klases-lietotnēs, piemēram, laminētās kopnes stieņos augstas frekvences metināšanas jaudas IGBT, konsekvences un uzticamības prasības ir īpaši stingras. Tāpēc praktiskajā atlasē ir nepieciešams visaptverošs novērtējums, ņemot vērā jaudas, pārslēgšanas frekvenci, uzstādīšanas vietu un izmaksu budžetu. Konkrētiem lietojuma scenārijiem parasti pietiek ar 2 līdz 3 slāņiem zemas -līdz -vidējas jaudas sistēmām; 3–4 slāņi ir piemērotāki vidējas jaudas sistēmām un sistēmām ar noteiktām EMC prasībām; un 4–6 slāņi tiek doti priekšroka lielas{15}}jaudas, augstas frekvences un ļoti integrētām lietojumprogrammām.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Turklāt sarežģītām topoloģijām (piemēram, vairāku -līmeņu invertoriem) vai īpašām ķēžu struktūrām vairāku-cilpu sadarbības optimizācija ir jāpanāk, izmantojot pielāgotas laminētas kopnes datoriem vai kopnes, kas pielāgotas elektriskās aizsardzības risinājumiem.

 

Ir svarīgi uzsvērt, ka slāņu skaits nav vienīgais faktors, kas nosaka veiktspēju. Materiālu izvēle (piemēram, vara tīrība un biezums), izolācijas dielektriskās īpašības, konstrukcijas izkārtojums un ražošanas procesi arī būtiski ietekmē gala veiktspēju. Piemēram, lakotām izolētām kopnēm (VIB) ir arī unikālas priekšrocības noteiktos īpašos scenārijos. Tāpēc, novērtējot laminēto kopņu stieņus, ir jāveic visaptveroša analīze no sistēmu inženierijas viedokļa.

 

Kopumā laminēto kopņu dizains būtībā ir daudz{0}}dimensionāls{1}}izpārdošanas process. Jaudas elektroniskajām ierīcēm attīstoties, lai panāktu lielāku jaudas blīvumu, augstāku frekvenci un augstāku integrāciju, labi-izstrādāts Laminated Bus Bar (MBB) dizains kļūs par galveno faktoru sistēmas efektivitātes un uzticamības uzlabošanā. Tikai precīzi saskaņojot lietojumprogrammas prasības ar strukturālajiem parametriem, var iegūt pamatvērtībuLaminēta kopne modernā spēka pārvadāun pārveidošanas sistēmas.