Laminoitujen virtakiskojen suunnitteluopas: Hajainduktanssin minimoiminen suuritehoisissa{0}}inverttereissä

Laminoidut virtakiskot vähentävät invertterin kytkentäsilmukan induktanssia integroimalla positiiviset ja negatiiviset johtimet kompaktiin kerrosrakenteeseen, jossa on kontrolloitu dielektrinen etäisyys. SiC- ja IGBT-tehomoduuleissa oikein suunniteltu laminoitu virtakisko voi saavuttaa alle 10nH:n hajainduktanssin, mikä vähentää jännitteen ylitystä korkean taajuuden vaihdon aikana.

 

Xiamen Apollo Technology valmistaa räätälöityjä laminoituja virtakiskoja käyttämällä puhdasta C1100-kuparia, tarkkuusleimausta, molekyylidiffuusiohitsausta ja monikerroksisia kuumapuristusprosesseja. Sähköinen suorituskyky varmistetaan CMM-tarkastuksella, dielektristen kestävyystestien ja PPAP Level 3 -dokumentaation avulla autoteollisuudessa ja energian varastointisovelluksissa.

 

 

 

Nykyaikaiset sähköajoneuvojen vetoinvertterit ja ESS-tehonmuunnosjärjestelmät käyttävät yhä enemmän SiC MOSFET- ja{0}}nopeita IGBT-moduuleja. Nämä laitteet kytkeytyvät korkeammilla taajuuksilla lyhyemmillä nousuajoilla, mikä tekee DC-linkkirakenteen sisällä olevasta lois-induktanssista suoran tekijän, joka vaikuttaa jännitepiikkeihin ja puolijohteiden luotettavuuteen.

 

Hajainduktanssin ja kytkentäjännitteen ylityksen välinen suhde on seuraava:

ΔV=L × di/dt

Jossa:

ΔV=jännitteen ylitys

L=virtasilmukan hajainduktanssi

di/dt=nykyinen vaihtonopeus

800 V EV-invertteri, joka toimii SiC-moduuleilla:

 

Parametri	Perinteinen virtakisko	Laminoitu kiskosuunnittelu
DC-linkin induktanssi	50-150nH	<10nH
Johdinvälit	5-15mm	0,1-1 mm dielektrinen kerros
Nykyinen polku	Erottele positiiviset/negatiiviset palkit	Rinnakkaislaminoitu rakenne
Magneettikentän kumoaminen	Rajoitettu	Optimoitu
Kytkentäjännitteen ylitys	Korkeampi	Vähennetty

 

Laminoitu rakenne sijoittaa positiiviset ja negatiiviset johtimet lähelle. Vastakkaiset virransuunnat synnyttävät vastakkaisia ​​magneettikenttiä, mikä vähentää ulkoista magneettivirtaa ja alentaa silmukan induktanssia.

 

1.1 Magneettikentän kumoamisperiaate kuparikerroksen optimoinnilla

Laminoitu kiskorakenne riippuu:

Kuparin paksuuden valinta

Kerrosjärjestely

Dielektrinen paksuus

Terminaalin sijainti

Virran jakautumisen symmetria

 

Tyypilliset EV-invertterilaminoidut virtakiskoparametrit:

Kuparimateriaali: C1100 elektrolyyttisesti sitkeä kupari

Johtokyky: suurempi tai yhtä suuri kuin 99 % IACS

Kuparin paksuus: 0,5-5 mm

Tasaisuustoleranssi: pienempi tai yhtä suuri kuin 0,05 mm

Pääteasennon toleranssi: ±0,1 mm

Pintakäsittely: nikkelipinnoitus/tinapinnoitus

Epätasainen johtimen geometria luo paikallisen virran pitoisuuden, mikä lisää sekä vastusta että sähkömagneettisia häiriöitä.

 

 

 

Johdinmateriaali määrää suoraan virran-siirtokyvyn, lämpösuorituskyvyn ja pitkäaikaisen{1}}luotettavuuden.

 

EV-invertteri- ja ESS-sovelluksissa puhdas kupari on suositeltavampi sen korkeamman sähkönjohtavuuden ja alhaisemman Joule-kuumenemisen vuoksi.

 

Materiaalin omaisuus	C1100 puhdasta kuparia	C2680 messinki
Kuparipitoisuus	Suurempi tai yhtä suuri kuin 99,90 %	60-65%
Johtavuus	Suurempi tai yhtä suuri kuin 99 % IACS	26-30 % IACS
Resistanssi	0,0172 Ω·mm²/m	Korkeampi
Lämmönjohtavuus	~390 W/m·K	~120 W/m·K
Tyypillinen sovellus	Virtakisko, invertteri DC linkki	Mekaaniset liittimet, liittimet
Nykyinen kantokyky	Korkea	Keskikokoinen

 

C1100 kupari on valittu:

EV-akun virtakiskot

SiC invertteri DC linkkikokoonpanot

Energian varastointi PCS-liitännät

Latauspinotehomoduulit

C2680-messinkiä käytetään pääasiassa silloin, kun mekaaninen lujuus ja muovauskyky ovat etusijalla.

 

2.1 Tarkkuusleimauksen ja muotoilun valvonta IATF 16949 -vaatimusten mukaisesti

Korkeavirtaiset laminoidut kiskot vaativat usein monimutkaisen liittimen geometrian, mukaan lukien:

90 asteen taivutus
Liittimen reiät
Sijoituspaikat
Paina-sovita rakenteita
In-niitauspisteet

 

Valmistusparametrit:

Progressiivisen stanssauksen toleranssi: ±0,01 mm
Purseen korkeuden säätö: Alle tai yhtä suuri kuin 10 % materiaalin paksuus
Työkalun käyttöiän valvonta: Yli tai yhtä suuri kuin 500 000 leimausjaksoa
CMM-mittatarkastus: 100 % kriittisille mitoille

In-stanssaus integroi mekaanisen kiinnityksen leimausprosessiin, mikä vähentää kokoonpanon vaihtelua ja parantaa tuotannon yhtenäisyyttä.

 

Pyydä ilmainen DFM-arviointi ja tarjous

 

 

Dielektrinen kerros määrittää laminoitujen kiskojen eristyksen luotettavuuden, lämmönkestävyyden ja mekaanisen stabiilisuuden.

 

Korkeatehoisen{0}}invertterin virtakiskon on säilytettävä eristyskyky seuraavissa olosuhteissa:

Lämpöpyöräily

Korkean jännitteen kytkentä

Mekaaninen tärinä

Kosteusaltistus

Yleiset eristysmateriaalit:

 

Eristysmateriaali	Lämpötilaluokitus	Dielektrinen lujuus	Tyypillinen sovellus
Kaptonin polyimidikalvo	269 ​​astetta 400 asteeseen	>200kV/mm	SiC invertterin korkean lämpötilan vyöhykkeet
PET elokuva	-40 astetta 150 asteeseen	150-250kV/mm	Vakioelektroniikan tehomoduulit
Nomex-paperi	Jopa 220 astetta	Korkea lämmönkestävyys	ESS ja teollisuuden sähköjärjestelmät

 

3.1 Epoksijauhemaalaus vs kalvoeristys laminoiduille virtakiskoille

 

Parametri	Epoksijauhemaalaus	Polyimidi/PET-kalvo
Pinnoitteen paksuus	100-500μm	25-125μm
Dielektrinen lujuus	>15kV/mm	>150kV/mm
Lämpötilan kestävyys	120-180 astetta	150-400 astetta
Paksuuden säätö	Keskikokoinen	Korkea
Sovellus	Monimutkaiset 3D-osat	Tarkkuuslaminoidut rakenteet

 

EV-invertterilaminoiduissa virtakiskoissa ohutkalvoeristys tarjoaa pienemmän dielektrisen etäisyyden, mikä parantaa sähkömagneettista suorituskykyä.

 

Vaaditut laadunvalvontatoimenpiteet:

Eristeen paksuuden mittaus

Korkean jännitteen kestotesti

Osittainen purkaustesti

Tarttuvuuden testaus

Lämpövanhenemistesti

 

Tyypilliset validointistandardit:

IEC 60664 eristyskoordinaatio

UL 94 V-0 liekkiluokitus

ISO 16750 autojen ympäristötestaus

 

 

 

Monikerroksiset laminoidut virtakiskot edellyttävät kuparijohtimien ja eristysmateriaalien välistä hallittua lämpösidosta.

 

Valmistussarja sisältää:

Kuparilevyjen leikkaus ja meisto

Purseenpoisto ja pintojen puhdistus

Pinnoituskäsittely

Eristyskalvon sijoitus

Tyhjiökuumapuristus

Terminaalin työstö

Sähkötarkastus

 

4.1 Kuumapuristusprosessin parametrit autoteollisuuden tuotannossa

Tyypilliset tuotantoparametrit:

 

Prosessiparametri	Ohjausalue
Paina lämpötilaa	150-220 astetta
Paina painetta	2-8 MPa
Kerrosten kohdistustoleranssi	±0,1 mm
Tasaisuus	Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,05 mm
Liimausvoima	Materiaalimäärittelyn mukaan
Tuotannon validointi	PPAP taso 3

 

Huono laminoinnin hallinta voi aiheuttaa:

Ilman tyhjiön muodostuminen

Osittainen purkauspisteet

Eristyksen rikkoutuminen

Kerroksen siirtyminen

Tyhjiökuumapuristus poistaa kupari- ja dielektristen kerrosten väliin jääneen ilman, mikä parantaa pitkän{0}}sähkön luotettavuutta.

 

 

Suuri{0}}virtaliittimet vaativat matalan-vastuksen liitoksia, jotka pystyvät käsittelemään toistuvia lämpökiertoja.

Yleisiä liitosmenetelmiä ovat laserhitsaus ja vastushopeajuotto.

 

Hitsausmenetelmä	Laserhitsaus Cu-Al	Resistanssi hopea juotos
Lämmön{0}}vaikutusalue	Pieni	Suurempi
Nivelten vahvuus	Korkea	Korkea
Sähkövastus	Matala	Erittäin matala
Tuotantonopeus	Korkea	Keskikokoinen
Sopivat materiaalit	Kupari, alumiini yhdistelmät	Kupariliittimet
Autoalan sovellus	Akkumoduulit, invertteriliittimet	Suuri{0}}virtakontaktikokoonpanot

 

Kupari{0}}alumiiniliitännät:

Laserhitsausparametrien tulee ohjata huokoisuutta

Säteen energiatiheys vaatii optimoinnin

Poikkileikkauksen tarkastus vaaditaan-

 

Hopean juottamiseen:

Juotosmetallin valinta vaikuttaa johtavuuteen

Liitosväliä on valvottava

Metallurgisen liimauksen laatu vaatii mikroskooppisen tarkastuksen

 

Laadunvarmistus sisältää:

Hitsauksen poikkileikkaus{0}}analyysi

Vetolujuustestaus

Sähkövastuksen mittaus

Lämpöpyöräilyn validointi

 

 

 

Autojen laminoidut virtakiskot vaativat kontrolloituja valmistusprosesseja prototyypin validoinnista massatuotantoon.

Xiamen Apollo koskee:

 

6.1 Mittatarkastus ±0,01 mm toleranssivaatimusten mukaan

 

Tarkastuslaitteet:

CMM-koordinaattimittauskone

Optinen mittausjärjestelmä

Paksuusmittari

Pinnan karheuden testaaja

 

Kriittiset mitat:

Liittimen reiän sijainti

Kuparikerroksen kohdistus

Eristyksen välys

Asennusliitäntä

 

6.2 Sähkö- ja luotettavuustestaus

 

Testausominaisuudet sisältävät:

 

Testikohde	Vakio/vaatimus
Dielektrinen kestotesti	>15kV/mm eristyskyky
Tasavirtaresistanssitesti	Mikro-ohmin tason mittaus
Lämpöpyöräily	ISO 16750
Suolasumutetta	ISO 9227
Räjähdyspainekoe	Integroituihin jäähdytysrakenteisiin
PPAP-dokumentaatio	Taso 3

 

Laatupaketti sisältää:

Prosessin kulkukaavio

PFMEA

Valvontasuunnitelma

MSA

SPC-tiedot

Materiaalitodistukset

 

 

Suuritehoiset-invertterilaminoidut virtakiskot edellyttävät sähköisten, lämpöisten, mekaanisten ja valmistusparametrien samanaikaista ohjausta. Matalan induktanssin rakenne alle 10nH riippuu johtimen symmetriasta, dielektrisen paksuuden säädöstä, kuparimateriaalin valinnasta ja tarkkuuslaminointiprosesseista.

 

Xiamen Apollo tarjoaa sähköajoneuvojen, ESS:n ja aurinkosähkön tehonmuunnosjärjestelmienmittatilaustyönä laminoitu virtakiskovalmistus DFM-analyysistä, työkalujen kehitys, leimaus, hitsaus, eristeen laminointi, tarkastus ja PPAP Level 3 -toimitus.

 

 

1. Mikä on tyypillinen PPAP Level 3 -toimitusaika mukautetuille laminoiduille kiskoille?

PPAP-tason 3 toimitus vaatii tyypillisesti 4–8 viikkoa työkalujen hyväksynnän jälkeen, mukaan lukien mittojen validointi, materiaalin tarkastus ja tuotantodokumentaatio.

 

2. Voivatko laminoitujen virtakiskojen valmistajat taata muotin käyttöiän autoteollisuudessa?

Kyllä. Progressiivisia leimaussuulakkeita valvotaan ennaltaehkäisevien huoltosuunnitelmien avulla, ja ne on tyypillisesti suunniteltu yli 500 000 leimausjaksolle.

 

3. Miten eristeen paksuus testataan laminoiduilla kiskoilla?

Eristeen paksuus varmistetaan paksuusmittauksella, dielektrisellä kestotestillä ja sähköeristyksen validoinnilla IEC-standardien mukaisesti.