Laminuotos inverterio šynos: parazitinio induktyvumo mažinimo principas ir pagrindinės didelės srovės projektavimo aplinkybės

Pagrindinis laminuoto vario strypo pranašumas kyla iš jo „sumuštinės“ sluoksniuotos struktūros,{0}}teigiamas ir neigiamas laidus vario sluoksniai yra sandariai sukrauti per izoliacinę terpę (pvz., poliimido arba epoksidinės dervos), suformuojant laidžias kilpas su priešinga srovės kryptimi ir persidengiančia erdvine padėtimi. Kai teka aukšto-dažnio, didelės{3}}srovė, srovė teigiamuose ir neigiamuose vario sluoksniuose sukuria vienodo dydžio, bet priešingos krypties magnetinius laukus. Šie magnetiniai laukai panaikina vienas kitą, žymiai susilpnindami bendrą kilpos magnetinio srauto ryšį ir taip žymiai sumažindami parazitinį induktyvumą. Faktiniai matavimo duomenys rodo, kad 200 mm ilgio, 100 mm pločio ir 0,5 mm storio laminuoto vario šyna gali reguliuoti savo parazitinį induktyvumą iki 3–5 nH, o lygiagrečios tokio pat dydžio šynos parazitinis induktyvumas gali siekti net 110 nH, o skirtumas daugiau nei 20 kartų. Ši mažo induktyvumo charakteristika ne tik slopina įtampos šuoliai, bet ir sumažina perjungimo nuostolius, sumažina elektromagnetinius trukdžius (EMI) ir pagerina bendrą sistemos efektyvumą ir patikimumą.

Kuriant Laminated Bus Bars for Telecom, reikia atkreipti dėmesį į keturis pagrindinius elementus: Pirma, teigiami ir neigiami vario sluoksniai turi būti griežtai lygiagrečiai ir persidengti, kad būtų maksimaliai padidintas srovės kelio persidengimo plotas ir sumažintas likęs kilpos plotas; antra, izoliacijos sluoksnio storis turėtų būti kuo mažesnis, teoriškai kuo mažesnis atstumas, tuo reikšmingesnis magnetinio lauko panaikinimo efektas; trečia, laminuotos magistralės juostos plotis turi būti pagrįstai suprojektuotas, nes platesnis vario sluoksnis gali pagerinti srovės paskirstymo vienodumą esant aukšto{0}}dažnio odos efektui ir toliau slopinti induktyvumą; ketvirta, tvirtinimo angų padėtys turi būti išdėstytos simetriškai, kad būtų sumažintas atstumas tarp maitinimo įrenginių (pvz., IGBT) ir nuolatinės srovės atraminių kondensatorių, taip sumažinant papildomą kilpos induktyvumą. Be to, laminuotos keitiklio šynos taip pat turi pranašumų, tokių kaip didelė srovės galia (3-5A/mm² skerspjūvio ploto vienetui), didelis šilumos išsklaidymo efektyvumas (daugiasluoksnė plono vario struktūra padidina šilumos išsklaidymo plotą) ir kompaktiška struktūra (integruota konstrukcija pakeičia išsklaidytus transporto priemonių invertuotus ir plačiai naudojamus elektros laidus). fotovoltiniai energijos kaupimo keitikliai, pramoniniai dažnio keitikliai ir geležinkelio tranzito traukos sistemos.

Norint kiekybiškai įvertinti parazitinį induktyvumą, reikia atlikti dvigubą{0}}impulsų testą, kuris yra pramonės-standartinis bandymo metodas. Atliekant bandymą, reikia sukurti pus{3}}tilto grandinę. Dvigubas-impulsinis signalas perduodamas per žemo-šono jungiklį ir išmatuojama kolektoriaus-emiterio įtampa (Vce) ir viršutinės svirties įrenginio (pvz., IGBT) srovės bangos formos. Matavimui svarbu pasirinkti pereinamąjį įjungimo -įjungimą (o ne išjungimo{11}}trumpalaikį), nes srovės pokytis yra stabilesnis įjungus{12}}, išvengiant trikdžių, kuriuos sukelia laisvosios eigos diodo atvirkštinė atkūrimo srovė. Pagal formulę L=ΔVce / (di/dt), bendrą parazitinį kilpos induktyvumą galima apskaičiuoti nuskaitant įtampos šuolį (ΔVce) ir srovės pokyčio greitį (di/dt) posūkyje-akimirka. Atliekant faktinius matavimus, kilpos parazitinis induktyvumas naudojant laminuotas šynų jungtis paprastai yra apie 75 nH, o tradicinių lygiagrečių šynų induktyvumas viršija 200 nH, o tai patvirtina reikšmingus laminuotos konstrukcijos pranašumus.

Renkantis maitinimo šaltinį, reikia pasirinkti tinkamą sprendimą pagal srovės vardinę vertę: Žemesnėms nei 100A srovėms gali būti naudojami įprasti laminuoti šynų maitinimo sprendimai, kurių izoliacijos sluoksnio storis 0,2-0,3 mm; 100-500A reikmėms reikalingas storesnis vario sluoksnis ir 0,3-0,5 mm izoliacijos sluoksnio storis; 500-1000A reikmėms būtina daugiasluoksnė sukrauta konstrukcija, kurios izoliacijos sluoksnio storis 0,5 mm; o taikomoms programoms, viršijančioms 1000 A, reikalingas individualus dizainas, o srovės paskirstymas ir trumpojo jungimo stiprumas optimizuojami modeliuojant. Projektavimo procese turi būti laikomasi srovės kilpos ploto mažinimo principo, taip pat atsižvelgiant į šilumos išsklaidymo reikalavimus ir mechaninį stiprumą. Aukštos įtampos įrenginiuose taip pat turi būti patikrinta izoliacijos atsparumo įtampa.