Laminált gyűjtősín tervezési útmutató: A szórt induktivitás minimalizálása nagy-teljesítményű inverterekben

A laminált gyűjtősínek csökkentik az inverter kapcsolási hurok induktivitását azáltal, hogy pozitív és negatív vezetőket integrálnak egy kompakt réteges szerkezetbe, szabályozott dielektromos távolsággal. A SiC és IGBT teljesítménymodulok esetében a megfelelően megtervezett rétegelt gyűjtősín 10 nH alatti szórt induktivitást érhet el, csökkentve a feszültségtúllövést a nagy-frekvenciás kapcsolás során.

 

A Xiamen Apollo Technology egyedi laminált gyűjtősíneket gyárt C1100 tiszta réz, precíziós sajtolás, molekuláris diffúziós hegesztés és több-rétegű melegsajtolás felhasználásával. Az elektromos teljesítményt CMM-ellenőrzéssel, dielektromos ellenállás-teszttel és PPAP Level 3 dokumentációval ellenőrzik az autóipari és energiatárolási alkalmazásokhoz.

 

 

 

A modern elektromos vontatási inverterek és az ESS áramátalakító rendszerek egyre inkább alkalmazzák a SiC MOSFET-et és a nagy{0}}sebességű IGBT-modulokat. Ezek az eszközök magasabb frekvencián kapcsolnak, rövidebb felfutási idővel, így a DC-köri struktúrán belüli parazita induktivitás közvetlen tényező, amely befolyásolja a feszültségcsúcsokat és a félvezetők megbízhatóságát.

 

A szórt induktivitás és a kapcsolási feszültség túllépése közötti összefüggés a következő:

ΔV=L × di/dt

Ahol:

ΔV=feszültség túllövés

L=az áramhurok szórt induktivitása

di/dt=jelenlegi váltási arány

SiC modulokkal működő 800 V-os EV inverter esetén:

 

Paraméter	Hagyományos gyűjtősín	Laminált gyűjtősín kialakítás
DC kör induktivitása	50-150 nH	<10nH
Vezetéktávolság	5-15 mm	0,1-1mm dielektromos réteg
Jelenlegi útvonal	Külön pozitív/negatív sávok	Párhuzamos laminált szerkezet
Mágneses mező kioltása	Korlátozott	Optimalizált
Kapcsolási feszültség túllövés	Magasabb	Csökkent

 

A laminált szerkezet közel helyezi el a pozitív és negatív vezetőket. Az ellentétes áramirányok ellentétes mágneses mezőket hoznak létre, csökkentve a külső mágneses fluxust és csökkentve a hurok induktivitását.

 

1.1 Mágneses mező kioltásának elve rézréteg-optimalizálással

A laminált gyűjtősín kialakítása a következőktől függ:

Réz vastagság kiválasztása

Réteg elrendezés

Dielektromos vastagság

Terminál pozíció

Árameloszlási szimmetria

 

Tipikus EV inverter laminált gyűjtősín paraméterek:

Réz anyaga: C1100 elektrolitikusan szívós szurokréz

Vezetőképesség: nagyobb vagy egyenlő, mint 99% IACS

Réz vastagság: 0,5-5 mm

Lapossági tűrés: 0,05 mm vagy annál kisebb

Kivezetési pozíció tűrés: ±0,1 mm

Felületkezelés: nikkelezés/ónozás

Az egyenetlen vezetőgeometria helyi áramkoncentrációt hoz létre, növelve az ellenállást és az elektromágneses interferenciát.

 

 

 

A vezető anyaga közvetlenül meghatározza az áram-átviteli képességet, a hőteljesítményt és a hosszú távú{1}}megbízhatóságot.

 

EV inverter és ESS alkalmazásokhoz a tiszta réz előnyben részesítendő, mert magasabb az elektromos vezetőképessége és alacsonyabb Joule-fűtése.

 

Anyagi tulajdonság	C1100 tiszta réz	C2680 Sárgaréz
Réztartalom	99,90% vagy nagyobb	60-65%
Vezetőképesség	Nagyobb vagy egyenlő, mint 99% IACS	26-30% IACS
Ellenállás	0,0172 Ω·mm²/m	Magasabb
Hővezetőképesség	~390 W/m·K	~120 W/m·K
Tipikus alkalmazás	Teljesítménysín, inverteres DC kör	Mechanikus kapcsok, csatlakozók
Áramhordozó képesség	Magas	Közepes

 

A C1100 réz a következőkhöz van kiválasztva:

EV akkumulátor csomag sínek

SiC inverter DC kör szerelvények

Energiatároló PCS csatlakozások

Töltő cölöp teljesítménymodulok

A C2680 sárgaréz elsősorban ott használatos, ahol a mechanikai szilárdság és az alakítási teljesítmény prioritást élvez.

 

2.1 Precíziós bélyegzés és alakítás ellenőrzése az IATF 16949 követelményei szerint

A nagyáramú-rétegelt gyűjtősínek gyakran bonyolult sorkapocs-geometriát igényelnek, beleértve:

90 fokos hajlítás
Sorkapocs lyukak
Helymeghatározó nyílások
Nyomja meg a -struktúrák illesztését
Be-szegecselő pontok

 

Gyártási paraméterek:

Progresszív sajtolási tűrés: ±0,01 mm
Sorjamagasság szabályozása: 10%-nál kisebb vagy egyenlő anyagvastagság
Szerszámélettartam figyelése: 500 000 bélyegzési ciklus vagy annál nagyobb
CMM méretellenőrzés: 100% kritikus méreteknél

Az in-szerszámos szegecselés integrálja a mechanikus rögzítést a sajtolási folyamatba, csökkentve az összeszerelési eltéréseket és javítva a gyártás konzisztenciáját.

 

Kérjen ingyenes DFM értékelést és árajánlatot

 

 

A dielektromos réteg meghatározza a rétegelt gyűjtősínek szigetelési megbízhatóságát, hőállóságát és mechanikai stabilitását.

 

A nagy{0}}teljesítményű inverter gyűjtősínjének fenn kell tartania a szigetelési teljesítményt a következők mellett:

Termikus kerékpározás

Nagyfeszültségű kapcsolás

Mechanikus vibráció

Páratartalom expozíció

Általános szigetelőanyagok:

 

Szigetelő anyag	Hőmérséklet minősítés	Dielektromos szilárdság	Tipikus alkalmazás
Kapton poliimid film	269 ​​fok és 400 fok között	>200kV/mm	SiC inverter magas hőmérsékletű zónák
PET film	-40 foktól 150 fokig	150-250kV/mm	Szabványos EV tápmodulok
Nomex papír	220 fokig	Magas hőállóság	ESS és ipari energiarendszerek

 

3.1 Epoxi porbevonat vs filmszigetelés laminált gyűjtősínekhez

 

Paraméter	Epoxi porbevonat	Poliimid/PET fólia
Bevonat vastagsága	100-500μm	25-125μm
Dielektromos szilárdság	>15kV/mm	>150kV/mm
Hőmérsékletállóság	120-180 fok	150-400 fok
Vastagság szabályozás	Közepes	Magas
Alkalmazás	Összetett 3D részek	Precíziós laminált szerkezetek

 

Az EV inverteres laminált gyűjtősíneknél a vékonyréteg-szigetelés kisebb dielektromos távolságot biztosít, javítva az elektromágneses teljesítményt.

 

Szükséges minőségellenőrzések:

Szigetelés vastagságának mérése

Magas feszültségállósági teszt

Részleges kisülési teszt

Tapadásvizsgálat

Termikus öregedési teszt

 

Tipikus érvényesítési szabványok:

IEC 60664 szigetelési koordináció

UL 94 V-0 lángbesorolás

ISO 16750 autóipari környezetvédelmi tesztelés

 

 

 

A többrétegű laminált gyűjtősínek szabályozott hőkötést igényelnek a rézvezetők és a szigetelőanyagok között.

 

A gyártási sorrend a következőket tartalmazza:

Rézlemez vágás és bélyegzés

Sorjázás és felülettisztítás

Bevonatkezelés

Szigetelőfólia elhelyezése

Vákuumos meleg sajtolás

Terminál megmunkálás

Elektromos ellenőrzés

 

4.1 Melegsajtolási folyamat paraméterei autóipari minőségű gyártáshoz

Tipikus gyártási paraméterek:

 

Folyamat paraméter	Vezérlési tartomány
Nyomja meg a hőmérsékletet	150-220 fok
Nyomja meg a nyomást	2-8 MPa
Rétegigazítási tűrés	±0,1 mm
Laposság	0,05 mm vagy annál kisebb
Ragasztási szilárdság	Anyagspecifikáció szerint
Gyártás érvényesítése	PPAP 3. szint

 

A rossz laminálási szabályozás a következőket okozhatja:

Levegőüreg kialakulása

Részleges kisülési pontok

Szigetelés meghibásodása

Réteg eltolás

A vákuumos melegsajtolás eltávolítja a réz- és a dielektromos rétegek között rekedt levegőt, javítva a hosszú távú elektromos megbízhatóságot.

 

 

A nagyáramú-kapcsokhoz kis-ellenállású csatlakozásokra van szükség, amelyek képesek kezelni az ismételt hőciklust.

Az általános illesztési módszerek közé tartozik a lézerhegesztés és az ellenállásos ezüstforrasztás.

 

Hegesztési módszer	Lézeres hegesztés Cu{0}}Al	Ellenállás ezüst keményforrasztás
Hőhatás{0}}zóna	Kicsi	Nagyobb
Ízületi erő	Magas	Magas
Elektromos ellenállás	Alacsony	Nagyon alacsony
Gyártási sebesség	Magas	Közepes
Megfelelő anyagok	Réz, alumínium kombinációk	Réz csatlakozók
Autóipari alkalmazás	Akkumulátor modulok, inverter terminálok	Erős{0}}áramú érintkezők

 

Réz{0}}alumínium csatlakozásokhoz:

A lézerhegesztési paramétereknek szabályozniuk kell a porozitást

A nyaláb energiasűrűsége optimalizálást igényel

Keresztmetszeti ellenőrzés szükséges

 

Ezüst keményforrasztáshoz:

A keményforrasztó ötvözet kiválasztása befolyásolja a vezetőképességet

Az ízületi hézagot ellenőrizni kell

A kohászati ​​kötés minősége mikroszkópos vizsgálatot igényel

 

A minőségellenőrzés a következőket tartalmazza:

Hegesztési keresztmetszet{0}}elemzés

Szakítószilárdsági vizsgálat

Elektromos ellenállás mérés

Termikus ciklus érvényesítése

 

 

 

Az autóipari laminált gyűjtősínek ellenőrzött gyártási folyamatokat igényelnek a prototípus érvényesítésétől a tömeggyártásig.

A Xiamen Apollo érvényes:

 

6.1 Méretellenőrzés ±0,01 mm-es tűréskövetelmények szerint

 

Ellenőrző berendezés:

CMM koordináta mérőgép

Optikai mérőrendszer

Vastagságmérő

Felületi érdességmérő

 

Kritikus méretek:

A csatlakozó furat helyzete

Rézréteg igazítása

Szigetelési hézag

Szerelési interfész

 

6.2 Elektromos és megbízhatósági vizsgálat

 

A tesztelési képesség a következőket tartalmazza:

 

Tesztelem	Szabvány / Követelmény
Dielektromos ellenállási teszt	>15kV/mm szigetelési képesség
DC ellenállás teszt	Mikro{0}}ohm szintmérés
Termikus kerékpározás	ISO 16750
Só spray	ISO 9227
Repedési nyomáspróba	Integrált hűtőszerkezetekhez
PPAP dokumentáció	3. szint

 

A minőségi csomag tartalma:

Folyamatfolyamat diagram

PFMEA

Ellenőrzési terv

MSA

SPC adatok

Anyagbizonyítványok

 

 

A nagy teljesítményű inverteres laminált gyűjtősínek az elektromos, termikus, mechanikai és gyártási paraméterek egyidejű szabályozását igénylik. A 10 nH alatti alacsony induktivitású szerkezet a vezetőszimmetriától, a dielektromos vastagság szabályozásától, a rézanyag kiválasztásától és a precíziós laminálási eljárásoktól függ.

 

Az EV, ESS és fotovoltaikus energiaátalakító rendszerekhez a Xiamen Apollo biztosítegyedi laminált gyűjtősíngyártás DFM elemzésből, szerszámfejlesztés, sajtolás, hegesztés, szigetelés laminálás, ellenőrzés és PPAP 3. szintű szállítás.

 

 

1. Mi a tipikus PPAP Level 3 szállítási idő egyedi laminált sínek esetében?

A PPAP 3. szintű szállítása általában 4-8 hétig tart a szerszámok jóváhagyása után, beleértve a méretellenőrzést, az anyagellenőrzést és a gyártási dokumentációt.

 

2. Garantálhatják-e a laminált gyűjtősín-gyártók a penész élettartamát az autógyártáshoz?

Igen. A progresszív bélyegzőszerszámokat megelőző karbantartási tervek alapján figyelik, és általában több mint 500 000 bélyegzési ciklusra tervezték.

 

3. Hogyan vizsgálják a szigetelés vastagságát laminált síneken?

A szigetelés vastagságát vastagságméréssel, dielektromos szilárdsági vizsgálattal és az IEC szabványok szerinti elektromos szigetelési validációval ellenőrzik.