Laminuotos šynos: kuo daugiau sluoksnių, tuo geriau

Laminuotos šynos, kaip pagrindiniai laidūs ir jungiamieji komponentai galios elektroninėse sistemose, nėra tiesiog suprojektuotos naudojant „daugiau sluoksnių, geriau“. Vietoj to, jų dizainas apima sistemingą inžinerinį-kompromisą tarp elektros našumo, šilumos valdymo galimybių, erdvės apribojimų ir bendrų gyvavimo ciklo sąnaudų. Praktikoje sluoksnių skaičius laminuotose šynose tiesiogiai veikia srovės pasiskirstymą, parazitinius parametrus (pvz., kintamą induktyvumą ir paskirstytą talpą) ir bendrą sistemos patikimumą. Todėl būtinas racionalus suderinimas, pagrįstas konkrečiais taikymo scenarijais, o ne tiesiog siekti parametrų agregavimo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Struktūriškai laminuotos varinės šynos formuojamos kintant laidžios vario folijos ir izoliuojančio dielektriko sluoksnius. Skirtingas sluoksnių skaičius atitinka skirtingas elektromagnetinio sujungimo ir šiluminės difuzijos charakteristikas. Dviejų-sluoksnių struktūra paprastai yra pagrindinė konfigūracija, pasižyminti dideliu sąnaudų-efektyvumu ir brandžiu gamybos procesu. Jis tinka naudoti su santykinai atpalaiduotais induktyvumo ir elektromagnetinio suderinamumo (EMC) reikalavimais, pvz., bendriems pramoniniams maitinimo šaltiniams arba mažos galios sistemoms. Šio tipo laminuotos varinės juostos, išlaikant pagrindinę srovės{7}}laidumą, žymiai sumažina parazitinį induktyvumą, palyginti su tradicinėmis varinėmis šynomis ar kabeliais, ir siūlo tam tikras erdvės optimizavimo galimybes.

 

Patobulinus struktūrą iki trijų sluoksnių, į sistemą galima įterpti tarpinį funkcinį sluoksnį (pvz., apsauginį arba neutralų sluoksnį), leidžiantį laminuotai lanksčiai šynai efektyviai slopinti elektromagnetinius trukdžius ir valdyti kelių kilpų srovę. Šio tipo struktūra plačiai naudojama scenarijuose, kuriems reikalingas tam tikras stabilumo ir anti- trikdžių lygis, pvz., vidutinės-galios programos, pvz., laminuotos šynų juostos, skirtos galios elektronikai, arba laminuotos šynų juostos, skirtos IGBT-pagrįstoms variklių pavaroms. Racionaliai suprojektavus tarpsluoksnių išdėstymą, galima dar labiau optimizuoti srovės kilpos simetriją ir sumažinti sistemos triukšmą.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Keturių-sluoksnių ir aukštesnių struktūrų atveju Laminated Bus Bar dizainas patenka į aukštos integracijos ir didelio našumo etapą. Daugiasluoksnės struktūros ne tik užtikrina aukštą kelių galios kilpų, signalų kilpų ir ekranavimo sluoksnių integravimą, bet ir žymiai sumažina klaidinamąjį induktyvumą dėl sandaraus tarpsluoksnio sujungimo, todėl jos yra ypač tinkamos naudoti su aukšto -dažnio perjungimo įrenginiais (pvz., IGBT ir SiC moduliais), pvz., Laminuotos magistralės jungikliai, skirti didelės srovės srovės srovei. IGBT-pagrįstos variklio pavaros. Šios konstrukcijos paprastai pasižymi puikiais šilumos išsklaidymo keliais, sudarydamos trijų-dimensijų šilumos išsklaidymo tinklą per daugiasluoksnes- plonas vario struktūras, efektyviai sumažinančius temperatūros kilimą ir padidinančius srovės{7}}laidumą.

 

Kalbant apie elektrines charakteristikas, pagrindinė sluoksnių skaičiaus padidinimo nauda yra parazitinio induktyvumo sumažėjimas. Tvirtesnis teigiamo ir neigiamo elektrodų sujungimas leidžia panaikinti magnetinį lauką, sumažinti įtampos šuolius ir perjungimo nuostolius, o tai ypač svarbu naudojant aukšto dažnio įrenginius (pvz., laminuotos magistralės, skirtos didelės srovės grandinės plokštėms IGBT). Tačiau svarbu pažymėti, kad padidinus sluoksnių skaičių taip pat padidėja paskirstytoji talpa, kuri, jei ji netinkamai suprojektuota, gali neigiamai paveikti aukšto -dažnio signalo vientisumą.

 

Kalbant apie šilumos valdymą, daugiasluoksnės laminuotos šynos, skirtos pramoniniam naudojimui, turi didelių pranašumų. Padidinus šilumos išsklaidymo sąsają ir optimizavus šilumos laidumo kelią, tomis pačiomis srovės sąlygomis galima veiksmingai sumažinti temperatūros kilimą, tuo pačiu padidinant ilgalaikį sistemos patikimumą. Ši charakteristika ypač svarbi didelio-galios-tankio įrenginiuose, pvz., galios elektronikos šynose arba varinėse alternatyviosios energijos šynų juostose.

 

Sistemos integravimo požiūriu daugiasluoksnės struktūros gali žymiai sumažinti prisijungimo taškų skaičių, todėl modulinis dizainas yra aukštesnis. Palyginti su tradiciniais sprendimais, sumažinus jungčių sąsajų skaičių, ne tik sumažėja kontaktų varža ir galimi gedimo taškai, bet ir žymiai sumažėja įrangos dydis, atitinkantis modernios galios elektroninės įrangos miniatiūrizavimo ir aukšto integravimo tendencijas. Pavyzdžiui, daugiasluoksniai sprendimai tapo pagrindiniu pasirinkimu laminuotose magistralėse, skirtose kondensatorių blokų konstrukcijoms montuoti, arba šynų juostų sprendimuose, skirtuose elektros energijos paskirstymui.

 

Kalbant apie prisitaikymą prie aplinkos ir mechaninių savybių, daugiasluoksnės karštai presuotos konstrukcijos pasižymi didesniu bendru stiprumu ir atsparumu vibracijai, todėl yra tinkamos sudėtingoms eksploatacinėms aplinkoms, pvz., didelio-patikimumo programoms, tokioms kaip elektrinių lokomotyvų šynos arba erdvėlaivių galios keitiklių laminuotos šynos. Tuo pačiu metu sandari konstrukcija kartu su aukštos kokybės -izoliacinėmis medžiagomis padidina atsparumą drėgnam karščiui, druskos purslams ir senėjimui.

 

Nors kelių sluoksnių dizainai turi daug privalumų, jų gamybos sudėtingumas ir kaina taip pat didėja. Didesnis sluoksnių skaičius kelia didesnius reikalavimus laminavimo tikslumui, izoliacinės medžiagos veikimui ir proceso kontrolei. Pavyzdžiui, naudojant aukštos- klasės programas, tokias kaip laminuotos šynos, skirtos aukšto dažnio suvirinimo galiai IGBT, nuoseklumo ir patikimumo reikalavimai yra ypač griežti. Todėl praktiniame pasirinkime būtinas išsamus įvertinimas, atsižvelgiant į galią, perjungimo dažnį, įrengimo erdvę ir išlaidų biudžetą. Pagal konkrečius taikymo scenarijus paprastai pakanka 2–3 sluoksnių, skirtų mažos{8}}–-vidutinio galingumo sistemoms; 3–4 sluoksniai labiau tinka vidutinio{12}}galios sistemoms ir sistemoms, kurioms taikomi tam tikri EMS reikalavimai; ir 4–6 sluoksniai yra pageidaujami didelės-galios, aukšto-dažnio ir labai integruotoms programoms.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Be to, naudojant sudėtingas topologijas (pvz., kelių{0}}pakopų keitiklius) arba specialias grandinių struktūras, kelių-kilpų bendras optimizavimas turi būti pasiektas naudojant tinkintas laminuotas šynas kompiuteriams arba šynų juostą, pritaikytą elektros apsaugos sprendimams.

 

Svarbu pabrėžti, kad sluoksnių skaičius nėra vienintelis veiksnys, lemiantis našumą. Medžiagų pasirinkimas (pvz., vario grynumas ir storis), izoliacijos dielektrinės charakteristikos, konstrukcijos išdėstymas ir gamybos procesai taip pat turi lemiamos įtakos galutiniam veikimui. Pavyzdžiui, lakuotos izoliuotos šynos (VIB) taip pat turi unikalių pranašumų tam tikrais specifiniais scenarijais. Todėl vertinant laminuotas šynų juostas reikėtų atlikti išsamią analizę iš sistemų inžinerijos perspektyvos.

 

Apskritai laminuotų šynų projektavimas iš esmės yra daugialypis{0}}atsipirkimo{1}}procesas. Kadangi galios elektroniniai prietaisai tobulėja link didesnio galios tankio, aukštesnio dažnio ir didesnės integracijos, gerai-sukurtas laminuotos magistralės (MBB) dizainas taps pagrindiniu veiksniu gerinant sistemos efektyvumą ir patikimumą. Tik tiksliai suderinus taikymo reikalavimus su struktūriniais parametrais, galima pasiekti pagrindinęLaminuota magistralės juosta modernioje energijos perdavimo sistemojeir konversijos sistemos turi būti visiškai įgyvendintos.