Шинные системы MBB для силовой электроники
Современная силовая электроника (особенно базирующаяся на технологии IGBT) выдвигает жесткие требования к решениям, относящимся к распределению мощности, что должны принимать во внимание инженеры, разрабатывающие токонесущие шины. Минимальное падение напряжения, способность пропускать высокие токи, низкая индуктивность и высокая ёмкостная связь между проводниками — это лишь некоторые из критически важных параметров, которые необходимо учитывать при создании эффективных мультиконтактных шинных систем.
В свете вышесказанного компанией DAU совместно с основным заказчиком была разработана недорогая, но обладающая хорошими техническими характеристиками шинная система, получившая название MBB (Multiconnector Bus Bar — мультиконтактная шина). Эта шинная система отвечает требованиям, характерным для приложений с низкими и средними уровнями напряжения (до 1100В).
Достоинства шинной системы MBB:
- Электрические параметры:
Низкое падение напряжения, высокий уровень подавления шумов, низкая индуктивность, высокая ёмкостная связь между слоями, низкий импеданс, высокая степень защиты, способность пропускать большие токи. - Механические параметры:
Высокая плотность компоновки, низкий профиль, малый вес, высокая механическая прочность, модульность, неглубокие и глубокие пазы с контактными поверхностями для установки IGBT-транзисторов или конденсаторов, высокая температурная стабильность, прочное основание, улучшенные тепловые характеристики благодаря хорошему распределению температур, защита от ошибок при монтаже. - Экономические параметры:
Невысокие расходы на приобретение и эксплуатацию, низкая стоимость обслуживания, низкие расходы на монтаж, высокое качество вследствие высокой надёжности.
Данные об изоляционных материалах, применяемых в шинах MBB
| Описание | Сопротивление изоляции [Ом] | Диэлектрическая прочность [кВ/мм] | CTI | εr |
|---|---|---|---|---|
| Эпоксидная смола | 1013…1016 | 15…20 | 180 | 4.5 |
| Полиэстер | 1018 | 300 | 600 | 3.5 |
| Полиимид | 1014 | 213 | 300 | 3.8 |
| Поликарбонат | 1017 | 35…80 | 400 | 3.0 |
| Тефлон (фторопласт) | 1018 | 40…80 | 600 | 2.1 |
| Майлар/Hostaphan | 1016…1018 | 35…60 | 325 | 3.3 |
Габариты и форма производимых компанией DAU шин MBB может быть самой разнообразной — плоской или даже трёхмерной с числом проводящих слоев до 5. При разработке шинной системы в соответствии с требованиями заказчика могут выбираться размеры и вид финишной обработки проводников, тип и количество выводов — резьбовые вставки, контактные блоки, быстросоединяемые контакты, мелкие или глубокие пазы с контактными поверхностями, а также диэлектрические материалы, которые будут применены в конструкции. Длины путей токов утечки (creepage clearance) по поверхности диэлектриков в случае необходимости могут быть увеличены с помощью пазов или буртиков.
Обеспечить структурированное распределение мощности при использовании шин MBB конструктивно оказывается проще, чем в случае использования жгута из проводов, в котором к тому же легко запутаться. Также проводники прямоугольного сечения позволяют пропускать более высокие токи, чем круглые провода. Из-за низкой индуктивности шин MBB последние хорошо подходят для создания соединений между IGBT-модулями и конденсаторными блоками.
Законченные сборочные единицы, склеенные вместе специальным клеем, проходят проверку на соответствие размерам и с высокой точностью монтируются в единую конструкцию. Аккуратные концевые элементы и накладки позволяют безошибочно собрать требуемую заказчику конструкцию, в которую можно интегрировать активные и пассивные компоненты и получить законченную подсистему распределения мощности.
Шины MBB компании DAU состоят из нескольких слоев проводников, изолированных тонкими слоями поликарбоната или другого специального изоляционного материала (в зависимости от приложения). Наиболее широко используемый для изготовления шин материал — это чистая медь, покрытая оловом. Алюминий применяют в тех случаях, когда определяющим фактором является вес, но проводимость алюминия составляет лишь 60% от проводимости меди. Могут также применяться и другие материалы, такие как латунь и бериллиевая бронза.
Данные о материалах проводников шин MBB
| Название | Удельная электрическая проводимость [мкСм/м] | Удельный вес [г/см3] |
|---|---|---|
| Медь E-Cu F57 | 56 | 8.95 |
| Алюминий | 36 | 2.70 |
| Латунь | 15 | 8.1…8.7 |
| Бериллиевая бронза | 22…30 | 8.26 |
При разработке современных источников питания и цифровых систем проектировщику следует исключить использование для распределения токов громоздких и занимающих много места проводов. Хорошо спроектированная шинная система MBB может в значительной степени уменьшить габариты проектируемого устройства и время, затрачиваемое на его сборку.
Сделанные из алюминия или меди и сваренные вместе с изоляционным материалом в единый узел
Шинные системы MBB компании DAU — это элегантное решение для производителей сложного электронного оборудования. Для их изготовления компания DAU использует металлорежущие и прошивные станки с ЧПУ. Оловянное покрытие защищает медь от коррозии и обеспечивает надёжное электрическое соединение. Используемые для изоляции диэлектрические пленки обеспечивают высокую диэлектрическую прочность и могут быть подобраны для получения требуемых ёмкости и импеданса. В состав сборки может входить большое количество проводников и контактных устройств. Готовые сборки проверяются на соответствие их размеров и электрических параметров требованиям заказчика. Конструкция всегда оптимизируется с целью получения компактной и эффективной системы распределения токов. Размеры шинных систем практически ничем не ограничены.
