Главная » Статьи » Инженерная информация » Физические принципы

Ламинированные копланарные шины: Снижение индуктивности в системах распределения энергии

ОНЛАЙН ЗАЯВКА НА ЛАМИНИРОВАННУЮ ТОКОВЕДУЩУЮ ШИНУ

 

ООО "СКБ "Протон" освоено производство ламинированных копланарных шин для комплектации преобразователей частоты с IGBT транзисторами. Такой способ организации распределения энергии между выводами IGBT транзисторов обладает целым рядом существенных преимуществ по сравнению с другими методами.

 

Использование кабелей

Традиционным решением для силовых проводников в электронных системах являются кабельные линии. Стандартные кабельные линии изготавливаются с единичными проводниками, или проводниками, связанными вместе в единую сборку. Высокочастотные применения (технологии IGBT) требуют, чтобы использовался специальный магнитный провод, называемый "LITZ" для снижения индуктивности. Такие кабельные сети оказываются большими и трудными для сборки из-за того, что требуется пропитка изолирующим компаундом единичных проводников.

Учитывая, что при увеличении частоты тока, в проводнике возникает скин-эффект, оптимальной является конструкция токопроводящих шин с наибольшей возможной площадью поверхности. При этом внутренняя часть проводника, сверх определенной глубины, в результате скин-эффекта оказывается нерабочей. Это предопределяет выбор плоских тонких шин в качестве проводников между конденсаторами и IGBT.

Паразитная индуктивность проводников в свою очередь определяется площадью петли, по которой протекает ток, то есть для снижения петлевой индуктивности необходимо, чтобы проводники были расположены друг другу как можно ближе. В идеале проводники должны быть разделены тонким слоем диэлектрика, создающего электрическую изоляцию высокой прочности.

Конструкция из ламинированных шин является идеальной для распределения больших мощностей. Перекрывающиеся проводники являются тонкими и плоскими, что дает исключительно низкий магнитный поток и индуктивное излучение. Диэлектрический материал обеспечивает высоковольтную изоляцию с минимальным расстоянием между проводниками. Эта комбинация тонких плоских проводников с диэлектрической изоляцией создает систему распределения мощности идеальную для применений с высокочастотным переключением, использующих IGBT технологии.

Оптимизация конструкции

В этом примере на рисунке 1 показан инвертор для управления электродвигателем. Использование низкоиндуктивной шины постоянного тока позволило заказчику исключить из сборки снабберные конденсаторы для подавления выбросов напряжения, что дало снижение прямых расходов как на комплектующие, так и на оплату труда по их монтажу в изделие. Применение ламинированной копланарной шины в общей сложности привело к сокращению количества компонент инвертора на 40% за счет исключения кабелей и механических комплектующих, использовавшихся для их фиксации.

Пример сборки инвертора с ламинированной копланарной шиной

Конструкция с низкой индуктивностью

Сечение, показанное на рисунке 2 иллюстрирует конструкцию ламинированной копланарной шины.

Сечение ламинированной копланарной шины

Способность изоляции выдерживать высокое пробивное напряжение и обеспечивать высокое сопротивление изоляции позволяет располагать пластины проводников с минимальным расстоянием между ними, что обеспечивает чрезвычайно низкую индуктивность. Это дает огромные преимущества в системах с IGBT.

Ламинированные проводники сплавляются вместе с изоляцией Nomex® покрытой эпоксидным клеем, не поддерживающим горение. Полная система имеет индекс воспламенения 94 V-0 по UL и соответствует стандарту UL 508c.

Данный изоляционный материал позволяет заказчику использовать волновую пайку для установки дискретных электронных компонентов с радиальными выводами, что делает изделие еще более компактным.

Выдавки на проводниках (штамповки) исключают необходимость использования шайб для достижения копланарности контактных поверхностей для подключения компонент. Это так же дает снижение производственных расходов при изготовлении изделия и выигрыш в переходных сопротивлениях контактов. Шайбы устанавливаются с использованием заполняющего металла, который имеет проводимость меньшую чем у меди, что приводит к большим потерям напряжения в месте контакта с шины с компонентом в случае установки шайбы.

Снижение стоимости и габаритов изделия так же произошло за счет изолирования граней проводящих слоев. Изоляция граней оптимизирует процесс сборки с меньшим количеством компонент, так как изолирование граней происходит в процессе самой ламинации, а нет как вторичный производственный процесс. Габариты изделия сокращаются за счет того, что грани проводников электрически изолированы, поскольку заказчик может располагать компоненты в непосредственной близости от шин и тем самым сократить габариты корпуса изделия.

Как видно из вышеизложенного, применение ламинированных копланарных шин дает много преимуществ. Электрические характеристики системы оптимизируются при применении меньшего количества компонент и заказчик получает выгоду за счет снижения количества компонент и сложности сборки. Изоляционный материал и изоляция проводников снижает габаритные размеры преобразователя частоты.

Таким образом, ламинированные копланарные шины позволяют создавать более конкурентоспособные приводы с меньшим затратами.

Категория: Физические принципы | Добавил: SPetrakov (24.04.2015) | Автор: С.Н. Петраков W
Просмотров: 1597 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar