Πολυστρωματικές ράβδοι αντιστροφέα: Αρχή μείωσης παρασιτικής επαγωγής και βασικά ζητήματα για σχεδιασμό υψηλού ρεύματος

Το βασικό πλεονέκτημα της πλαστικοποιημένης ράβδου χαλκού πηγάζει από την πολυστρωματική δομή "σάντουιτς" της-τα θετικά και αρνητικά αγώγιμα στρώματα χαλκού στοιβάζονται σφιχτά μεταξύ τους μέσω ενός μονωτικού μέσου (όπως πολυιμίδιο ή εποξειδική ρητίνη), σχηματίζοντας αγώγιμους βρόχους με αντίθετες κατευθύνσεις ρεύματος και επικαλυπτόμενες χωρικές θέσεις. Όταν διέρχεται ρεύμα υψηλής-συχνότητας, υψηλής-, το ρεύμα στα θετικά και αρνητικά στρώματα χαλκού δημιουργεί μαγνητικά πεδία ίσου μεγέθους αλλά αντίθετης κατεύθυνσης. Αυτά τα μαγνητικά πεδία αλληλοεξουδετερώνονται, αποδυναμώνοντας σημαντικά τη σύνδεση της συνολικής μαγνητικής ροής του βρόχου και έτσι μειώνοντας σημαντικά την παρασιτική επαγωγή. Τα πραγματικά δεδομένα μετρήσεων δείχνουν ότι μια ράβδος πολυστρωματικού χαλκού μήκους 200 mm, πλάτους 100 mm και πάχους 0,5 mm μπορεί να ελέγξει την παρασιτική επαγωγή της στα 3-5nH, ενώ η παρασιτική επαγωγή μιας παράλληλης ράβδου ζυγού του ίδιου μεγέθους μπορεί να φτάσει τα 110nH, μια διαφορά πάνω από 20 φορές. Αυτό το χαρακτηριστικό χαμηλής επαγωγής όχι μόνο καταστέλλει τις αιχμές τάσης, αλλά μειώνει επίσης τις απώλειες μεταγωγής, μειώνει τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) και βελτιώνει τη συνολική απόδοση και αξιοπιστία του συστήματος.

Ο σχεδιασμός των Laminated Bus Bars for Telecom απαιτεί προσοχή σε τέσσερα βασικά στοιχεία: Πρώτον, τα θετικά και αρνητικά στρώματα χαλκού πρέπει να είναι αυστηρά παράλληλα και να επικαλύπτονται για να μεγιστοποιηθεί η περιοχή επικάλυψης της τρέχουσας διαδρομής και να ελαχιστοποιηθεί η υπόλοιπη περιοχή βρόχου. Δεύτερον, το πάχος του μονωτικού στρώματος θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο, θεωρητικά, όσο μικρότερη είναι η απόσταση, τόσο πιο σημαντικό είναι το φαινόμενο ακύρωσης του μαγνητικού πεδίου. Τρίτον, το πλάτος της Laminated Bus Bar πρέπει να είναι λογικά σχεδιασμένο, καθώς ένα ευρύτερο στρώμα χαλκού μπορεί να βελτιώσει την ομοιομορφία της κατανομής του ρεύματος κάτω από το εφέ δέρματος υψηλής-συχνότητας και να καταστέλλει περαιτέρω την επαγωγή. τέταρτον, οι θέσεις των οπών στερέωσης πρέπει να είναι συμμετρικά διατεταγμένες για να διασφαλίζεται ότι η απόσταση σύνδεσης μεταξύ των συσκευών ισχύος (όπως IGBT) και των πυκνωτών υποστήριξης DC ελαχιστοποιείται, μειώνοντας την πρόσθετη επαγωγή βρόχου. Επιπλέον, οι Laminated Busbars Inverter έχουν επίσης πλεονεκτήματα, όπως υψηλή χωρητικότητα ρεύματος (3-5A/mm² ανά μονάδα διατομής-), υψηλή απόδοση απαγωγής θερμότητας (πολυ-λεπτή δομή χαλκού πολλαπλών στρώσεων αυξάνει την περιοχή απαγωγής θερμότητας) και συμπαγής δομή (η ολοκληρωμένη σχεδίαση αντικαθιστά την ευρεία scatter). ως μετατροπείς οχημάτων νέας ενέργειας, μετατροπείς αποθήκευσης φωτοβολταϊκών ενέργειας, μετατροπείς βιομηχανικών συχνοτήτων και συστήματα έλξης σιδηροδρομικών μεταφορών.

Ο ποσοτικός προσδιορισμός της παρασιτικής επαγωγής απαιτεί μια δοκιμή διπλού-παλμού, η οποία είναι μια τυπική μέθοδος δοκιμής του κλάδου. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, πρέπει να κατασκευαστεί ένα κύκλωμα μισής-γέφυρας. Ένα σήμα διπλού-παλμού εφαρμόζεται μέσω του χαμηλού-πλευρικού διακόπτη και μετράται η τάση του συλλέκτη-εκπομπού (Vce) και οι τρέχουσες κυματομορφές της συσκευής άνω-βραχίονα (όπως ένα IGBT). Είναι σημαντικό να επιλέξετε το μεταβατικό{10}}ενεργοποίησης (αντί του μεταβατικού{11}απενεργοποίησης) για μέτρηση, καθώς η τρέχουσα αλλαγή είναι πιο σταθερή κατά την ενεργοποίηση{12}}, αποφεύγοντας παρεμβολές από το ρεύμα ανάστροφης ανάκτησης της διόδου ελεύθερου τροχού. Σύμφωνα με τον τύπο L=ΔVce / (di/dt), η συνολική παρασιτική επαγωγή του βρόχου μπορεί να υπολογιστεί διαβάζοντας την αιχμή τάσης (ΔVce) και το ρυθμό μεταβολής του ρεύματος (di/dt) στη στροφή-στη στιγμή. Στις πραγματικές μετρήσεις, η παρασιτική επαγωγή του βρόχου με τη χρήση ελασματοποιημένων συνδετήρων ζυγών είναι συνήθως περίπου 75nH, ενώ αυτή των παραδοσιακών παράλληλων ζυγών υπερβαίνει τα 200nH, επαληθεύοντας τα σημαντικά πλεονεκτήματα της πολυστρωματικής δομής.

Κατά την επιλογή ενός τροφοδοτικού, πρέπει να επιλέγεται η κατάλληλη λύση με βάση την τρέχουσα ονομαστική τιμή: Για εφαρμογές κάτω των 100A, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμβατικά Laminated Busbar Power Solutions με πάχος μονωτικής στρώσης 0,2-0,3 mm. Για εφαρμογές 100-500A, απαιτείται παχύτερο στρώμα χαλκού και πάχος μονωτικής στρώσης 0,3-0,5 mm. Για εφαρμογές 500-1000A, είναι απαραίτητη μια πολυστρωματική στοιβαγμένη δομή με πάχος μονωτικού στρώματος 0,5 mm. και για εφαρμογές άνω των 1000A, απαιτείται προσαρμοσμένη σχεδίαση, με βελτιστοποιημένη κατανομή ρεύματος και αντοχή βραχυκυκλώματος μέσω προσομοίωσης. Η διαδικασία σχεδιασμού πρέπει να τηρεί την αρχή της ελαχιστοποίησης της τρέχουσας περιοχής βρόχου, λαμβάνοντας επίσης υπόψη τις απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας και τη μηχανική αντοχή. Για εφαρμογές υψηλής τάσης, πρέπει επίσης να επαληθευτεί η ονομαστική τάση αντοχής της μόνωσης.