Tärkeimmät tekniikat tehotiheyden parantamiseksi: Laminoitujen virtakiskoalan tietämyksen analyysi

Uusien energiaajoneuvojen, energian varastointijärjestelmien, teollisuusmuuntimien ja suurtaajuisten{0}}tehoelektroniikkalaitteiden nopean kehityksen myötä perinteiset kupariset virtakiskorakenteet eivät enää pysty vastaamaan suuren tehotiheyden, pienentämisen ja pienen häviön vaatimuksiin. Tätä taustaa vasten laminoiduista virtakiskoista on vähitellen tullut tärkeä osa nykyaikaisia ​​sähköliitäntäjärjestelmiä. Integroituna johtavana liitäntäratkaisuna se saavuttaa alhaisen loisinduktanssin, suuren virransiirtokapasiteetin ja erinomaisen sähkömagneettisen yhteensopivuuden useiden johtimien ja eristysmateriaalien komposiittilaminoinnilla, ja sitä käytetään laajalti korkeataajuisissa, korkeajännitteisissä{5}}tehoskenaarioissa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Laminoidut virtakiskot ovat pohjimmiltaan monikerroksisia komposiittirakenteisia liitäntäkiskoja, jotka muodostuvat tyypillisesti vuorotellen kupari- tai alumiinijohtimien ja eristysmateriaalien kerroksista. Verrattuna perinteisiin erillisiin kuparisiin virtakiskorakenteisiin, niillä voidaan saavuttaa järkevämpi virtareitti rajoitetussa tilassa, mikä parantaa järjestelmän yleistä tehokkuutta ja vakautta. Nykyaikaisilla tehoelektroniikkajärjestelmillä on yhä korkeammat vaatimukset alhaiselle induktiivuudelle, suurelle-nopeukselle kytkennälle ja lämmönhallintalle. siksi laminoiduista matalainduktanssisista-virtakiskoista on tullut tärkeä valinta tehokkaille-muunninlaitteille.

 

Rakenteellisesti laminoidut virtakiskot voidaan suunnitella kaksikerroksisiksi-, kolmikerroksiksi- tai jopa monikerroksisiksi rakenteiksi, jotka täyttävät erityiset sovellusvaatimukset. Kolmi-laminoituja virtakiskoja käytetään erityisen laajalti uusissa energiainverttereissä ja energiaa varastoivissa PCS-järjestelmissä. Pinoamalla tiukasti positiiviset ja negatiiviset elektrodit silmukan pinta-ala pienenee tehokkaasti, jolloin magneettikentät kumoavat toisensa, mikä vähentää merkittävästi loisinduktanssia. Perinteisiin kuparikiskojärjestelmiin verrattuna induktanssi voidaan pienentää noin kymmenesosaan alkuperäisestä ratkaisusta, mikä on ratkaisevan tärkeää korkeataajuisten SiC-laitteiden ja IGBT-moduulien vakaan toiminnan kannalta.

 

Suuritehoisissa{0}}elektroniikkajärjestelmissä kytkinlaitteet ovat alttiita jännitepiikkeille ja EMI-häiriöille, kun ne toimivat suurilla nopeuksilla. Laminoitujen virtakiskojen käyttö suuritehoisissa{2}}muuntimissa voi tehokkaasti lieventää tätä ongelmaa. Johdinkerrosten äärimmäisen pienestä etäisyydestä johtuen silmukkavirtojen synnyttämät magneettikentät voivat kumota toisensa, mikä vähentää säteilevää kohinaa ja kytkentähäviöitä. Tämä alhainen-induktanssiominaisuus ei ainoastaan ​​paranna järjestelmän luotettavuutta, vaan auttaa myös pienentämään suodattimien ja jäähdytyselementtien kokoa, mikä lisää entisestään laitteiden tehotiheyttä.

 

Piikarbidilaitteiden laajamittaisen-sovelluksen myötä räätälöityjen laminoitujen IGBT- ja IGBT-laminoitujen virtakiskojen kysyntä jatkaa kasvuaan. IGBT-moduuleilla on äärimmäisen korkeat vaatimukset tasaiselle virran jakautumiselle ja alhaiselle{2}}induktanssille liitännöille, ja laminoidut rakenteet voivat optimoida virtareitit ja vähentää paikallisia hotspotteja. Kolmen-tason topologioissa laminoidut virtakiskot kolme-tasoisille inverttereille voivat parantaa tehokkaasti keskipisteen jännitteen vaihteluita ja parantaa järjestelmän dynaamista vastetta, mikä tekee niistä arvokkaita uusissa energianmuuntimissa ja teollisissa taajuusmuuttajissa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uusi energiaajoneuvoteollisuus on yksi nopeimmin{0}}kasvavista laminaattikiskotekniikan sektoreista. Sähköautojen laminoituja virtakiskoja käytetään laajalti sähkökäyttöjärjestelmissä, akuissa, OBC:issä ja DC/DC-moduuleissa. Perinteisiin johtosarjaliitäntöihin verrattuna ne vähentävät asennustilaa, parantavat johtavuutta ja vähentävät ajoneuvon kokonaispainoa. Korkeajännitteisten alustojen siirtyessä vähitellen kohti 800 V:ta ja vielä korkeampia jännitteitä, High Voltage Explosion-Proof Invertter -virtakiskot kohtaavat korkeammat vaatimukset eristyksen suorituskyvylle, jännitteenkestolle ja lämmönkestävyydelle. laminoidut rakenteet vastaavat paremmin näitä monimutkaisia ​​käyttöolosuhteita.

 

Energian varastoinnin ja virransyötön (Uninterruptible Power Supply) aloilla järjestelmäkiskoja ja laminoituja rakenteita käytetään myös laajasti. UPS-järjestelmillä on erittäin korkeat vaatimukset virtalähteen vakaudelle ja alhaiselle-häviölliselle suorituskyvylle. Laminoidut virtakiskot voivat vähentää järjestelmän lämpötilan nousua, parantaa energiansiirron tehokkuutta ja parantaa laitteiden pitkän aikavälin toimintavarmuutta. Lisäksi viestintälaitteissa laminoidut virtakiskot tietoliikenteen sähkönjakelussa ja laminoidut virtakiskot Internet-reitittimien taustalevyille ovat vähitellen korvaamassa perinteiset kaapeliliitäntäratkaisut, jotta ne täyttäisivät suuritiheyksisten kaappien tilavaatimukset.

 

Raideliikenne on myös tärkeä sovellusalue laminoiduille virtakiskoille. Metrolaminoituja virtakiskoja ja komposiittikiskoja junien virransyöttöön, neljä-kvadranttitehomoduulia käytetään laajalti junien vetovirransyöttöjärjestelmissä ja neljä-kvadranttimuunninmoduulia. Koska rautatieliikennejärjestelmät toimivat korkeassa tärinässä, suuressa virrassa ja monimutkaisissa sähkömagneettisissa ympäristöissä, liitäntäjärjestelmän vakausvaatimukset ovat erittäin korkeat. Laminoidut virtakiskot eivät ainoastaan ​​paranna tärinänkestävyyttä, vaan myös vähentävät järjestelmän EMC-riskejä ja parantavat yleistä virransyötön luotettavuutta.

 

Teollisuuden ja uusien energiakenttien lisäksi laminoituja virtakiskoja käytetään yhä enemmän huippuluokan{0}}aloilla, kuten lääketieteellisissä laitteissa, näyttämövalaistuksessa ja datakeskuksissa. Esimerkiksi lääketieteellisen kuvantamisen testauslaitteiden laminoidut virtakiskot täyttävät lääketieteellisten kuvantamislaitteiden alhaiset kohina- ja korkeat vakausvaatimukset; laminoidut väylät telineeseen-asennettavaa virranjakelua varten sopivat suuritiheyksisiin-palvelintelinevirtalähdejärjestelmiin; ja PDA-kokoonpanoon tarkoitettuja laminoituja virtakiskoja (hitti-in-lavavalaistusjärjestelmä) aletaan käyttää näyttämövalaistuslaitteiden korkeataajuisissa-virtalähdemoduuleissa.

 

Valmistuksen näkökulmasta laminoidut virtakiskot valmistetaan tyypillisesti käyttämällä prosesseja, kuten tyhjiökuumapuristus, laminointiliittäminen tai muovaus. Eristysmateriaaleissa käytetään usein korkean -eristysmateriaaleja, kuten polyimidia, PET:tä ja epoksihartsia, jotta varmistetaan jännitteenkestävyys ja lämpöstabiilisuus pitkän{2}}käytön aikana. Monimutkaisissa tila-asetteluissa osittain laminoidut virtakiskot voivat hyödyntää laminoitua rakennetta paikallisilla alueilla, mikä tasapainottaa asennuksen joustavuuden ja alhaisen induktanssin suorituskyvyn, mikä tekee niistä soveltuvia erikoisskenaarioihin, kuten monimutkaisten virtakiskoasennuksien laminoituihin virtakiskoihin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Suunnitteluprosessin aikana insinöörit yleensä optimoivat suunnittelun ottamalla huomioon nykyisen kapasiteetin, lämpötilan nousuvaatimukset, eristysetäisyyden ja EMC-suorituskyvyn. Hyvin suunniteltu-johtimien sijoittelu ei ainoastaan ​​vähennä järjestelmän häviöitä, vaan myös parantaa lämmönpoistotehokkuutta. Koska laminoiduissa virtakiskoissa yhdistyvät johtavuus ja rakenteellinen tuki, ne luokitellaan laminoiduiksi virtakiskoiksi, passiivisiksi elektroniikkakomponenteiksi ja niillä on yhä tärkeämpi rooli nykyaikaisissa, pitkälle integroiduissa sähköjärjestelmissä.

 

Kaiken kaikkiaanlaminoitu virtakiskoteknologia ajaa tehoelektroniikkalaitteiden kehitystä kohti korkeampaa tehotiheyttä, pienempiä häviöitä ja pienempää kokoa. Uuden energian, energian varastoinnin, rautatieliikenteen ja huippuluokan valmistusteollisuuden jatkuvan parantamisen myötä laminoiduilla virtakiskoilla tulee olemaan entistäkin tärkeämpi rooli tulevaisuuden suur-jännitteisissä, korkeataajuisissa-ja erittäin integroiduissa tehojärjestelmissä, ja niistä tulee vähitellen nykyaikaisen voimansiirron ja sähköliitäntöjen peruskomponentti.