Lamineeritud siinitehnoloogia suundumuste ja rakenduste analüüs: madala-induktiivsusega ühenduslahendused suure võimsusega-elektrisüsteemide jaoks

 

Seoses selliste sektorite nagu uued energiasõidukid (NEV-d), energiasalvestussüsteemid, tööstuslikud toiteallikad ja arukad võrgud kiire arenguga arenevad jõuelektroonikaseadmed suurema võimsustiheduse, kõrgema pingereaktsiooni ja kompaktsemate struktuuride poole. Selle taustal ei suuda traditsioonilised kaabliühendused ja standardsed vasest siinikonstruktsioonid üha enam rahuldada nende rakenduste nõudmisi, mis hõlmavad kiiret-lülitust, kõrge-sageduslikku tööd ja keerulisi soojusjuhtimiskeskkondi.

 

Täiustatud elektriühenduse komponendina vähendab lamineeritud siini{0}}, mis on moodustatud mitme kihi juhtide ja isoleermaterjalide lamineerimisel integreeritud struktuuriks,-vähendab tõhusalt parasiit-induktiivsust vooluahelas ning suurendab süsteemi reageerimiskiirust ja tööstabiilsust. Praegu kasutatakse seda tehnoloogiat laialdaselt NEV elektriajamite süsteemides, energiasalvestite muundurites, tööstuslikes inverterites, raudteetransiidis ja suure jõudlusega toitesüsteemides.

 

Võrreldes traditsiooniliste ühendusmeetoditega, seisneb lamineeritud siinide peamine eelis voolu ülekandeteede optimeerimises. Positiivsete ja negatiivsete juhtide (või erinevate potentsiaalidega juhtide) tihedalt virnastamisel minimeeritakse vooluahela pindala; see võimaldab vastassuundades voolavate voolude tekitatud magnetväljadel üksteist kustutada, vähendades seeläbi hajuinduktiivsust. See on eriti oluline süsteemide puhul, mis kasutavad kiireid toiteseadmeid, nagu IGBT-d ja SiC MOSFETid, kuna see leevendab tõhusalt pinge hüppeid ümberlülitamise ajal ja parandab seadmete töökindlust.

 

NEV-sektoris nõuab kõrgepingeplatvormide pidev uuendamine{0}}elektriühenduste komponente, mis vastaksid samaaegselt suure voolu-kandevõime, kerge disaini ja ruumi optimeerimise nõudmistele. Näiteks peab kõrgepingeakusüsteemides toitejaotusüksuse (PDU) siinid hakkama saama toitejaotuse, kaitseühenduste ja usaldusväärse voolujuhtimisega, mis seab materjali omadustele ja konstruktsioonikonstruktsioonile kõrgemaid nõudmisi.

 

Tulevikku vaadates on 800 V ja kõrgema pingega platvormide väljatöötamisega lamineeritud siinidel üha olulisem roll uutes energiajõusüsteemides.
 

 

Lamineeritud siinid koosnevad tavaliselt juhtivatest kihtidest, isolatsioonikihtidest ja kaitsekihtidest. Juhtmed on peamiselt valmistatud väga juhtivast vasest või alumiiniumist, samas kui isolatsioonimaterjalid -nagu PET, PI või epoksüvaik-valitakse pinge, termilise keskkonna ja konkreetsete rakendusnõuete alusel.

 

Tootmisprotsess hõlmab üldiselt täppisstantsimist, painutamist, pinnatöötlust, isolatsiooni lamineerimist ja lõplikku lamineerimisvormimist. Kihtidevaheliste vahekauguste ja konstruktsioonimõõtmete täpse juhtimisega on võimalik saavutada madal{1}}induktiivsus ja väga usaldusväärne jõuülekanne.

 

Kiiretes{0}}lülitustoitesüsteemides mõjutab induktiivsus otseselt toitekomponentide jõudlust. Liigne ahela induktiivsus võib lülitussiirde ajal põhjustada kõrgepinge hüppeid, mis seab ohtu komponentide ohutu töö. Järelikult on madala-induktiivsusega disain lamineeritud siinide jaoks kriitiline tehniline spetsifikatsioon.

 

Tööstusautomaatika kiirete{0}}ajamite jaoks optimeerivad muutuva sagedusega ajamite (VFD) jaoks mõeldud lamineeritud siinid juhtmete paigutust, et vähendada vooluahela pikkust, suurendades seeläbi muutuva sagedusega süsteemi töötõhusust.

 

Lisaks induktiivsuse vähendamisele pakuvad lamineeritud siinid järgmisi eeliseid:

 

Esiteks parandavad need ruumikasutust. Traditsioonilised juhtmestikud nõuavad märkimisväärset marsruutimisruumi, samas kui lamineeritud struktuur ühendab mitu juhtivat rada kompaktseks jalajäljeks, võimaldades kompaktsemaid seadmeid.

 

Teiseks suurendavad need soojusjuhtimise võimalusi. Suure-pindalaga-vaskjuhid vähendavad lokaliseeritud voolutihedust ja temperatuuri tõusu, parandades-pikaajalist tööstabiilsust.

 

Kolmandaks suurendavad need montaaži töökindlust. Integreeritud struktuur minimeerib ühenduspunktide arvu, vähendades rikete ohtu, mis on põhjustatud sellistest teguritest nagu lahtised poldid või kontakti oksüdatsioon.

 

Suure jõudlusega andmetöötluse{0}}alal peavad toitesüsteemid toetama kiiret-kiiret{2}}voolu edastamist; seega vastavad superarvuti trükkplaatidele või tagaplaatidele mõeldud lamineeritud siinid serverite ja arvutiplatvormide kompaktsete ja väga töökindlate toiteühenduste nõuetele.

 

 

 

Praegu on kasvav nõudlus lamineeritud siinide järele peamiselt sellistest sektoritest nagu uued energiasõidukid (NEV), energiasalvestussüsteemid, tööstuslikud inverterid ja andmekeskused.

 

NEV-de akud, mootorikontrollerid ja kõrge{0}}pinge elektrijaotussüsteemid nõuavad stabiilseid ja usaldusväärseid jõuülekande struktuure. Võrreldes traditsiooniliste vasktraatühendustega, vähendavad lamineeritud siinid kaalu ja parandavad ruumikasutust, tagades samal ajal usaldusväärse töö sõidukikeskkonnale tüüpilistes vibratsiooni{2}}tingimustes.

 

Mootori juhtimissüsteemides saavad mootorikontrolleri siinid toime suure-vooluga ühendusi toitemoodulite vahel, mis nõuavad madalat takistust, madalat induktiivsust ja suurepärast soojuse hajumist. Kuna NEV-de väljundvõimsus suureneb, esitavad need rakendused siini konstruktsioonile üha rangemaid nõudeid.

 

Energiasalvestite tööstuse kasv on ajendanud ka lamineeritud siinide tehnoloogilisi uuendusi. Suuremahulised-energiasalvestussüsteemid-, mis hõlmavad akuklastreid, võimsuse muundamise mooduleid ja juhtseadmeid,-nõuavad väga töökindlaid toitejaotusstruktuure. Lamineeritud disaini optimeerimine aitab vähendada süsteemikadusid ja parandada energia muundamise efektiivsust.

 

Telekommunikatsiooni infrastruktuuri sektoris on 5G tugijaamade ja servaarvutusseadmete kasvav energianõudlus muutnud suure-tihedusega elektrijaotusstruktuurid keskseks fookuseks. Mobiilsidejaamade toitejaotuseks mõeldud lamineeritud siinid võimaldavad telekommunikatsiooniseadmetes stabiilsemat ja kompaktsemat toite paigutust.

 

Samal ajal seavad andmekeskused uusi nõudeid suure-võimsustihedusega-toitejaotusele. Arvestades serveririiulite piiratud ruumi, on vaja tõhusaid, ohutuid ja usaldusväärseid toiteühenduse lahendusi. Järelikultlamineeritud siinid hammas{0}}kinnitusega toitejaotuseksmuutuvad üha enam kaasaegsete andmekeskuste toitesüsteemide oluliseks komponendiks.