Avviser flere lag, bedre misforståelse i laminerte samleskinner

Med den raske utviklingen av ny energi, kraftelektronikk og industriell automasjon, er laminerte samleskinner mye brukt i energilagringssystemer, invertere, nye energikjøretøyer, kraftmoduler og jernbanetransport på grunn av deres lave induktans, høye integrasjon og gode EMC-ytelse. Spesielt i høy-utstyr med høy-effekt har laminerte lav-induktive samleskinner gradvis erstattet tradisjonelle kabelforbindelser, og blitt en viktig komponent i moderne kraftsystemer.

 

En vanlig misforståelse vedvarer imidlertid i bransjen: at flere lag i en laminert samleskinne nødvendigvis betyr bedre ytelse. I virkeligheten er et laminert design et systematisk ingeniørprosjekt som krever omfattende vurdering av induktans, varmespredning, strukturell plass, kostnader og bruksscenarier. Det er ingen absolutt konklusjon om at "flere lag tilsvarer mer avansert."

 

 

 

Laminerte samleskinner er vanligvis sammensatt av flere lag med ledende kobbersamleskinner og isolerende medier, bundet sammen ved hjelp av en varm-pressingsprosess. De er typiske koblingsstenger med flere-komposittstrukturer. Ved å optimalisere avstanden og layouten mellom de positive og negative terminalene, kan strøinduktansen i kretsen reduseres betydelig, noe som forbedrer systemets driftsstabilitet. For tiden spenner mainstream-spesifikasjonene i bransjen hovedsakelig fra 2 til 6 lag, med forskjellige lagnummer som tilsvarer forskjellige applikasjonsbehov:

 

2-lagsstrukturer er vanligvis egnet for utstyr med lav- til middels-effekt, og tilbyr fordeler som modne produksjonsprosesser, lavere kostnader og enkel installasjon. De finnes ofte i grunnleggende strømfordelingsenheter, lavspente omformere og generelle industrielle kraftdistribusjonssystemer.

 

3-lagsstrukturer er en av de mest brukte løsningene. Tre-lags laminerte samleskinner oppnår bedre strømfordeling og elektromagnetisk skjerming, og gir høy kostnadseffektiv-effektivitet i utstyr med middels kraft. De er mye brukt i energilagringsomformere, UPS-systemer og nye hjelpekontrollmoduler for energi.

 

Strukturer med 4 eller flere lag brukes oftere i scenarier med høy-frekvent, høy-effekt og komplekse topologi, for eksempel laminerte samleskinner i høyeffektomformere, IGBT-laminerte samleskinner og stor-energilagrings-PCS-systemer. Kjernefordelene deres ligger i lavere strøinduktans, sterkere EMC-egenskaper og høyere systemintegrasjon.

 

 

 

I. Endringer i elektrisk ytelse

Med en økning i antall lag kan det dannes en tettere koblingsstruktur mellom de positive og negative lederne, og derved redusere strøinduktansen. Dette er spesielt viktig for høy-SiC-enheter og høy-svitsje-IGBT-moduler.

 

Tilpassede laminerte samleskinner for IGBT-er fokuserer vanligvis på å optimalisere mellomlagsstrukturen til samleskinnen for å redusere spenningstopper og EMI-interferens generert under svitsjing.

 

Å øke antall lag betyr imidlertid ikke nødvendigvis ubegrenset ytelsesforbedring. For mange lag kan føre til økt parasittisk kapasitans mellom lag, som, hvis parametere ikke er riktig tilpasset, kan påvirke systemets stabilitet negativt. Derfor, når du designer en laminert samleskinne for en tre--nivåomformer, må induktans- og kapasitansparametere balanseres samtidig.

 

II. Endringer i varmeavledningskapasitet

Flerlagsstrukturer kan utvide varmeledningsbanen og varmespredningsområdet, og dermed har flerlags samleskinner vanligvis en lavere temperaturøkning under de samme-strømføringsforholdene.

 

I høy-strømscenarier som for eksempel høyspenningseksplosjons-sikre invertersamleskinner, kan flerlagsstrukturer effektivt redusere lokale hot spots og forbedre langsiktig- driftsstabilitet.

 

Samtidig fører imidlertid økning av antall lag til en økning i total tykkelse, og opptar mer installasjonsplass. Derfor, i kompakte enheter, må den interne layouten vurderes grundig.

 

III. Forbedrede funksjoner for systemintegrering

En av de største fordelene med laminerte samleskinner er deres høye grad av integrering. Sammenlignet med tradisjonelle ledningsnett, kan flerlagsstrukturer samtidig integrere flere strømsløyfer, signalsløyfer og jordingssystemer, redusere tilkoblingsnoder og forbedre systemets pålitelighet.

 

For eksempel:

Laminerte samleskinner for distribusjon av kraftbakplan kan brukes i server- og industrielle kraftsystemer.

Laminerte samleskinner for ruterbakplansfordeling er egnet for intern strømforsyning i kommunikasjonsutstyr.

Laminerte busslinjer for strømdistribusjon for mobilbasestasjoner er mye brukt i 5G-basestasjoner og kommunikasjonsstrømforsyninger.

I komplekse kablingsmiljøer reduserer laminerte samleskinner for komplekse samleskinneinstallasjoner effektivt plassbehov og forenkler installasjonsprosessen.

 

IV. Strukturell stabilitet og anti-interferensevne

Flerlagsstrukturer kan danne en mer komplett elektromagnetisk skjermingssløyfe, og dermed forbedre systemets anti-interferensevne.

 

Innenfor nye energikjøretøyer, elektriske drivsystemer og jernbanetransport, har motorkontroller samleskinner og t-bane laminerte samleskinner høye EMC-ytelseskrav. Symmetriske strukturer med flere-lag kan effektivt redusere gjeldende ubalanseproblemer og forbedre den langsiktige stabile driftsevnen til utstyr.

 

For jernbanetransport og trekksystemer med høy-effekt må komposittskinne for togstrømforsyning Fire-kraftmoduler i kvadrant også tåle dynamiske støt, tåle høye temperaturer og opprettholde høy isolasjonsytelse.
 

 

Mens samleskinner med høyere-lag gir overlegen ytelse, øker produksjonskompleksiteten tilsvarende.

 

To- til tre-lagsprodukter har relativt modne prosesser, høye avkastningsrater og kontrollerbare behandlingskostnader.

 

Fire- og høyere produkter stiller høyere krav til kobberfolietykkelseskontroll, isolasjonslamineringspresisjon, varme-pressingsprosesser og symmetrisk layout. Dette gjelder spesielt for spesialiserte strukturer som delvis laminerte samleskinner, som krever ekstremt høy presisjon ved behandling av lokale isolasjons- og ledningsområder.

 

Videre betyr fler-lagsstrukturer:

Økt forbruk av råvarer;

Mer komplekse lamineringsprosesser;

Strengere teststandarder;

Lengre produksjonssykluser.

 

Derfor er høy-løsninger ikke nødvendigvis egnet for alle prosjekter.

 

 

For utstyr med liten til middels effekt med en effekt under 100kW er to til tre lag vanligvis tilstrekkelig. Disse scenariene inkluderer grunnleggende applikasjoner som generelle energilagringssystemer, små UPS-systemer og UPS-system (Uninterruptible Power Supply) samleskinner.

 

For systemer med middels-til-høy ​​effekt (100kW til 500kW), er en 3-til-4-lags struktur mer egnet for å balansere induktansytelse, varmespredning og produksjonskostnader.

 

For høy-effektsystemer som overstiger 500 kW, høy-SiC-omformere og store energilagringssystemer, kreves det vanligvis en 4-til-6-lagsstruktur for å møte kravene til lavere induktans, høyere EMC-egenskaper og sterkere varmeavledning.

 

Eksempler inkluderer:

Laminert samleskinne for elbiler;

Høyspenningseksplosjon-Sikker inverter samleskinne

PCS-systemer for energilagring i stor- skala;

Høy-frekvensomformere;

Nye hoveddrivsystemer for energikjøretøy.

 

I komplekse kretser som fler-nivåtopologier, kreves det ofte en 3-til-5 lags struktur for den laminerte samleskinnen for tre-nivå omformere for å oppnå symmetriske strømbaner og stabil strømdelingskontroll.

 

 

 

Misforståelse 1: Flere lag betyr nødvendigvis bedre ytelse

I virkeligheten er antall lag den eneste parameteren som påvirker ytelsen.

Kobberskinnetykkelse, isolasjonsmateriale, kretsoppsett, lederavstand og prosesspresisjon påvirker alle direkte ytelsen.

Blindt å øke antall lag øker ikke bare kostnadene, men kan også påvirke utstyrets stabilitet på grunn av endringer i parasittiske parametere.

 

Misforståelse 2: Lav-lagsprodukter er "lav-løsninger."

Faktisk, for mange små og mellomstore enheter er 2- til 3-lags strukturer de mest modne, stabile og kostnadseffektive løsningene.

En godt-designet tre--laminert samleskinne kan fullt ut tilfredsstille behovene til de fleste konvensjonelle industrielle applikasjoner.

 

Misforståelse 3: Produkter med samme antall lag har samme ytelse

Selv med samme antall lag kan det fortsatt eksistere betydelige forskjeller mellom ulike design.

For eksempel påvirker kobberfoliearrangementet, isolasjonsmaterialet, varm-pressingsprosessen og ledersymmetrien direkte samleskinneytelsen.

Den faktiske ytelsen til-kobbersamleskinner av høy kvalitet er ofte langt bedre enn vanlige strukturprodukter.

 

 

 

Med den kontinuerlige utviklingen av SiC-enheter, høy-frekvensomformerteknologi og energilagringssystemer, utvikler laminerte samleskinner seg mot høyere frekvenser, høyere integrasjon og større raffinement.

 

I fremtiden vil avanserte elektroniske felt som laminerte samleskinner for superdatakretskort eller bakplan drive utviklingen av samleskinner videre mot høy tetthet, miniatyrisering og tilpasning.

 

Samtidig vil dedikerte samleskinnedesign for nye energikjøretøyer, kraftelektronikk og kommunikasjonsutstyr bli mer segmentert, med industrien som legger større vekt på "applikasjonstilpasning" i stedet for bare å forfølge en økning i antall lag.

 

 

Kjerneverdien til laminerte samleskinner ligger ikke i "flere lag", men i deres evne til nøyaktig å matche utstyrskravene.

 

En rimelig lagdesign bør ta i betraktning:

Utstyr makt;

Bytte frekvens;

EMC-krav;

Varmespredningskapasitet;

Installasjonsplass;

Produksjonskostnader;

Langsiktig- driftsstabilitet.

 

Kun gjennom vitenskapelig design basert på faktiske applikasjonsscenarier kan ytelsesfordelene vedLaminerte bussbarer, passive elektroniske komponenter, virkelig realiseres, og oppnå den optimale balansen mellom systemeffektivitet, pålitelighet og kostnad.