Laminuotų šynų projektavimo vadovas: didelės{0}}galios keitiklių klaidžiojo induktyvumo sumažinimas

Laminuotos šynos sumažina keitiklio perjungimo kilpos induktyvumą integruodamos teigiamus ir neigiamus laidus į kompaktišką sluoksniuotą struktūrą su kontroliuojamu dielektriniu tarpu. SiC ir IGBT galios moduliams tinkamai sukonstruota laminuota šyna gali pasiekti žemesnę nei 10 nH išsklaidytą induktyvumą, sumažindama įtampos viršijimą perjungus aukštą -dažnį.

 

„Xiamen Apollo Technology“ gamina laminuotas šynas pagal užsakymą, naudodama C1100 gryno vario, tikslaus štampavimo, molekulinio difuzinio suvirinimo ir kelių sluoksnių karšto presavimo procesus. Elektros veikimas tikrinamas atliekant CMM patikrą, dielektrinio atsparumo bandymus ir PPAP 3 lygio dokumentus, skirtus automobilių ir energijos kaupimo programoms.

 

 

 

Šiuolaikiniai elektromobilių traukos keitikliai ir ESS galios konvertavimo sistemos vis dažniau naudoja SiC MOSFET ir didelės spartos{0}}IGBT modulius. Šie įrenginiai persijungia aukštesniu dažniu ir trumpesniu kilimo laiku, todėl parazitinis induktyvumas nuolatinės srovės jungties struktūroje yra tiesioginis veiksnys, turintis įtakos įtampos šuoliais ir puslaidininkių patikimumui.

 

Ryšys tarp kintamos induktyvumo ir perjungimo įtampos viršijimo yra toks:

ΔV=L × di/dt

Kur:

ΔV=įtampos viršijimas

L=srovės kilpos iškrypusioji induktyvumas

di/dt=dabartinis perjungimo dažnis

800 V EV inverteriui, veikiančiam su SiC moduliais:

 

Parametras	Įprasta šyna	Laminuotų šynų dizainas
Nuolatinės srovės jungties induktyvumas	50-150nH	<10nH
Atstumas tarp laidininkų	5-15 mm	0,1-1mm dielektrinis sluoksnis
Dabartinis kelias	Atskirkite teigiamas / neigiamas juostas	Lygiagreti laminuota konstrukcija
Magnetinio lauko panaikinimas	Ribotas	Optimizuotas
Perjungimo įtampos viršijimas	Aukštesnis	Sumažintas

 

Laminuota konstrukcija yra arti teigiamų ir neigiamų laidininkų. Priešingos srovės kryptys sukuria priešingus magnetinius laukus, sumažindamos išorinį magnetinį srautą ir sumažindamos kilpos induktyvumą.

 

1.1 Magnetinio lauko panaikinimo principas su vario sluoksnio optimizavimu

Laminuotos šynos konstrukcija priklauso nuo:

Vario storio pasirinkimas

Sluoksnių išdėstymas

Dielektrinis storis

Terminalo padėtis

Srovės pasiskirstymo simetrija

 

Tipiški EV inverterio laminuotų šynų parametrai:

Vario medžiaga: C1100 elektrolitiškai kietas varis

Laidumas: didesnis arba lygus 99 % IACS

Vario storis: 0,5-5 mm

Tolerancija plokštumui: mažesnė arba lygi 0,05 mm

Terminalo padėties tolerancija: ±0,1 mm

Paviršiaus apdorojimas: nikeliavimas/alavavimas

Netolygi laidininko geometrija sukuria lokalizuotą srovės koncentraciją, padidindama varžą ir elektromagnetinius trukdžius.

 

 

 

Laidininko medžiaga tiesiogiai lemia srovės{0}}laidumą, šiluminį našumą ir ilgalaikį{1}}patikimumą.

 

EV inverterių ir ESS taikymui pirmenybė teikiama grynam variui dėl didesnio elektros laidumo ir mažesnio Džaulio šildymo.

 

Materialinė savybė	C1100 grynas varis	C2680 žalvaris
Vario kiekis	Didesnis arba lygus 99,90 %	60-65%
Laidumas	Didesnis arba lygus 99 % IACS	26–30 % IACS
Atsparumas	0,0172 Ω·mm²/m	Aukštesnis
Šilumos laidumas	~390 W/m·K	~120 W/m·K
Tipiškas pritaikymas	Maitinimo šyna, keitiklio DC jungtis	Mechaniniai gnybtai, jungtys
Srovės pernešimo galimybė	Aukštas	Vidutinis

 

C1100 varis pasirinktas:

EV akumuliatoriaus šynos

SiC keitiklio nuolatinės srovės grandies mazgai

Energijos kaupimo PCS jungtys

Įkrovimo krūvos galios moduliai

C2680 žalvaris daugiausia naudojamas ten, kur pirmenybė teikiama mechaniniam stiprumui ir formavimo savybėms.

 

2.1 Tikslus štampavimo ir formavimo kontrolė pagal IATF 16949 reikalavimus

Didelės{0}}srovės laminuotosioms šynoms dažnai reikia sudėtingos gnybtų geometrijos, įskaitant:

90 laipsnių lenkimas
Gnybtų skylės
Padėties nustatymo lizdai
Paspauskite-pritaikyti struktūras
Kniedijimo taškai-

 

Gamybos parametrai:

Progresyvaus štampavimo tolerancija: ±0,01 mm
Įpjovos aukščio valdymas: mažesnis arba lygus 10 % medžiagos storio
Įrankio naudojimo trukmės stebėjimas: 500 000 arba daugiau štampavimo ciklų
CMM matmenų patikra: 100 % kritiniams matmenims

In-kniedijimas integruoja mechaninį tvirtinimą į štampavimo procesą, sumažina surinkimo skirtumus ir pagerina gamybos nuoseklumą.

 

Prašyti nemokamo DFM įvertinimo ir pasiūlymo

 

 

Dielektrinis sluoksnis lemia laminuotų šynų izoliacijos patikimumą, šiluminį atsparumą ir mechaninį stabilumą.

 

Didelės{0}}galios keitiklio šynos turi išlaikyti izoliacijos našumą esant:

Terminis važiavimas dviračiu

Aukštos įtampos perjungimas

Mechaninė vibracija

Drėgmės poveikis

Įprastos izoliacinės medžiagos:

 

Izoliacinė medžiaga	Temperatūros įvertinimas	Dielektrinis stiprumas	Tipiškas taikymas
Kaptono poliimido plėvelė	269 ​​laipsnių iki 400 laipsnių	>200kV/mm	SiC keitiklio aukštos temperatūros zonos
PET plėvelė	-40 laipsnių iki 150 laipsnių	150-250kV/mm	Standartiniai EV maitinimo moduliai
Nomex popierius	Iki 220 laipsnių	Aukšta šiluminė varža	ESS ir pramoninės energijos sistemos

 

3.1 Miltelinis epoksidinis dažymas ir laminuotų šynų plėvelės izoliacija

 

Parametras	Epoksidinė miltelinė danga	Poliimido/PET plėvelė
Dangos storis	100-500μm	25-125μm
Dielektrinis stiprumas	>15kV/mm	>150kV/mm
Atsparumas temperatūrai	120-180 laipsnių	150-400 laipsnių
Storio kontrolė	Vidutinis	Aukštas
Taikymas	Sudėtingos 3D dalys	Tikslios laminuotos konstrukcijos

 

EV inverterių laminuotų šynų plona plėvelė izoliuoja mažesnį dielektrinį atstumą ir pagerina elektromagnetines savybes.

 

Reikalingos kokybės kontrolės priemonės:

Izoliacijos storio matavimas

Aukštos įtampos atsparumo bandymas

Dalinio iškrovimo bandymas

Sukibimo testas

Terminio senėjimo testas

 

Tipiški patvirtinimo standartai:

IEC 60664 izoliacijos koordinavimas

UL 94 V-0 liepsnos įvertinimas

ISO 16750 automobilių aplinkosaugos bandymai

 

 

 

Daugiasluoksnėms laminuotoms šynoms reikalingas kontroliuojamas šiluminis sujungimas tarp varinių laidininkų ir izoliacinių medžiagų.

 

Gamybos seka apima:

Vario lakštų pjovimas ir štampavimas

Pašalinimas ir paviršiaus valymas

Dengimo apdorojimas

Izoliacinės plėvelės išdėstymas

Vakuuminis karštas presavimas

Terminalų apdirbimas

Elektros apžiūra

 

4.1 Karšto presavimo procesų parametrai automobilinės klasės gamybai

Tipiški gamybos parametrai:

 

Proceso parametras	Valdymo diapazonas
Spaudos temperatūra	150-220 laipsnių
Paspauskite spaudimą	2-8 MPa
Sluoksnio lygiavimo tolerancija	±0,1 mm
Plokštumas	Mažesnis arba lygus 0,05 mm
Sukibimo stiprumas	Pagal medžiagos specifikaciją
Gamybos patvirtinimas	PPAP 3 lygis

 

Prasta laminavimo kontrolė gali sukelti:

Oro tuštumų susidarymas

Dalinio iškrovimo taškai

Izoliacijos gedimas

Sluoksnio poslinkis

Vakuuminis karštas presavimas pašalina įstrigusį orą tarp vario ir dielektriko sluoksnių, taip pagerindamas ilgalaikį{0}}elektrinį patikimumą.

 

 

Didelės{0}}srovės gnybtams reikalingos mažos-varžinės jungtys, galinčios atlaikyti pasikartojančius šiluminius ciklus.

Įprasti sujungimo būdai yra suvirinimas lazeriu ir atsparus sidabrinis litavimas.

 

Suvirinimo metodas	Lazerinis suvirinimas Cu{0}}Al	Atsparumas sidabriniam litavimui
Šilumos{0}}veikiama zona	Mažas	Didesnis
Sąnarių stiprumas	Aukštas	Aukštas
Elektrinė varža	Žemas	Labai žemas
Gamybos greitis	Aukštas	Vidutinis
Tinkamos medžiagos	Vario, aliuminio deriniai	Variniai gnybtai
Taikymas automobiliams	Baterijų moduliai, inverterių gnybtai	Didelės{0}}srovės kontaktų rinkiniai

 

Vario{0}}aliuminio jungtims:

Lazerinio suvirinimo parametrai turi kontroliuoti poringumą

Spindulio energijos tankį reikia optimizuoti

Būtina patikrinti skersinį{0}}pjūvį

 

Sidabriniam litavimui:

Kietojo litavimo lydinio pasirinkimas turi įtakos laidumui

Turi būti kontroliuojamas jungčių tarpas

Metalurgijos sukibimo kokybei reikalingas mikroskopinis patikrinimas

 

Kokybės patikrinimas apima:

Suvirinimo{0}}skerspjūvio analizė

Tempimo stiprumo bandymas

Elektros varžos matavimas

Šiluminio ciklo patvirtinimas

 

 

 

Automobiliams skirtoms laminuotoms šynoms reikalingi kontroliuojami gamybos procesai nuo prototipo patvirtinimo iki masinės gamybos.

Xiamen Apollo taiko:

 

6.1 Matmenų patikrinimas Pagal ±0,01 mm tolerancijos reikalavimus

 

Patikrinimo įranga:

CMM koordinačių matavimo mašina

Optinė matavimo sistema

Storio matuoklis

Paviršiaus šiurkštumo testeris

 

Kritiniai matmenys:

Terminalo angos padėtis

Vario sluoksnio išlyginimas

Izoliacijos tarpas

Montavimo sąsaja

 

6.2 Elektros ir patikimumo bandymai

 

Testavimo galimybė apima:

 

Bandomasis elementas	Standartas / Reikalavimas
Dielektrinio atsparumo bandymas	>15kV/mm izoliacijos galimybė
Nuolatinės srovės varžos bandymas	Mikro{0}}omų lygio matavimas
Terminis važiavimas dviračiu	ISO 16750
Druskos purškalas	ISO 9227
Plyšimo slėgio bandymas	Integruotoms aušinimo konstrukcijoms
PPAP dokumentacija	3 lygis

 

Į kokybišką paketą įeina:

Proceso srauto diagrama

PFMEA

Kontrolės planas

MSA

SPC duomenys

Medžiagos sertifikatai

 

 

Didelės-galios keitiklio sluoksniuotoms šynoms reikia vienu metu valdyti elektrinius, šiluminius, mechaninius ir gamybos parametrus. Mažos induktyvumo struktūra, mažesnė nei 10nH, priklauso nuo laidininko simetrijos, dielektrinio storio valdymo, vario medžiagos pasirinkimo ir tikslaus laminavimo procesų.

 

EV, ESS ir fotovoltinės energijos konvertavimo sistemoms teikia Xiamen Apollopagal užsakymą laminuota šynagamyba iš DFM analizės, įrankių kūrimas, štampavimas, suvirinimas, izoliacijos laminavimas, tikrinimas ir PPAP 3 lygio pristatymas.

 

 

1. Koks yra tipiškas PPAP 3 lygio pristatymo laikas individualiems laminuotoms šynoms?

PPAP 3 lygio pristatymas paprastai trunka 4–8 savaites po įrankių patvirtinimo, įskaitant matmenų patvirtinimą, medžiagų patikrinimą ir gamybos dokumentus.

 

2. Ar laminuotų šynų gamintojai gali garantuoti pelėsių tarnavimo laiką automobilių gamybai?

Taip. Progresyvūs štampavimo štampai yra stebimi pagal prevencinės priežiūros planus ir paprastai suprojektuoti daugiau nei 500 000 štampavimo ciklų.

 

3. Kaip tikrinamas izoliacijos storis ant laminuotų šynų?

Izoliacijos storis tikrinamas matuojant storį, atliekant dielektrinio atsparumo bandymus ir elektros izoliacijos patvirtinimą pagal IEC standartus.