Использование копланарных ламинированных проводников являются критически важным для силовой преобразовательной техники с токами, превышающими 75А. Кроме этого, за счет компактных размеров, копланарные проводники позволяют организовать распределение питания и сигналов с высокими токами между различными элементами в ограниченном пространстве в воздушной, наземной и морской технике..
Применение ламинированных копланарных шин
Применение копланарных проводников для силовой преобразовательной техники дает возможность:
- существенно снизить паразитную индуктивность в цепи “конденсаторы звена постоянного тока – силовые транзисторы” и уменьшить величину выбросов напряжения при переключении транзисторов на высокой частоте;
- снизить влияние “скин-эффекта” и более эффективно использовать сечение проводника за счет развитой поверхности и малой толщины проводников;
- снизить нагрев проводников за счет более эффективного охлаждения развитой поверхности копланарного проводника;
- более эффективно использовать пространство вблизи копланарного проводника за счет полной изоляции проводников, находящихся под напряжением.
Копланарные проводники для организации распределения питания и сильноточных сигналов обладают следующими преимуществами по сравнению с жгутами и кабелями :
- компактные размеры за счет использования изоляторов толщиной 0,3 мм;
- жесткая конструкция копланарного проводника;
- большая плотность тока за счет развитой поверхности проводников;
Нормы проектирования
В качестве начальных условий для проектирования копланарных ламинированных проводников выступает размещение силовых элементов: конденсаторов, снабберов, силовых модулей.
Следует отметить, что расположение выводов фильтрующих конденсаторов по отношению к направлению тока влияет на площадь токовой петли и следовательно, на паразитную индуктивность копланарной шины:
- располагать конденсаторы необходимо таким образом, чтобы ось между центрами выводов конденсатора была параллельна направлению токов в проводниках копланарной шины;
- также, при возможности, следует сделать выбор в пользу большего количества конденсаторов меньшей емкости по сравнению с конденсаторами большой емкости.
Для обеспечения низкой себестоимости изготовления и подготовки производства ламинированных копланарных шин при проектировании желательно соблюдение несложных правил:
Точность изготовления:
- Изделия с точностью по квалитету 14 считаются изделиями нормальной точности;
- Изделия с точностью по квалитету 12 считаются изделиями повышенной точности.
Геометрия:
- Наиболее дешевым в изготовление является вариант копланарной шины, когда копланарность проводников соблюдается только в одной плоскости. На отгибах и перегибах разнополярные проводники при этом проходят отдельно.
- Выравнивание контактных площадок элементов силовой электроники производится пуклевкой из библиотеки пуклевок.
- Для исключения необходимости использования вставок из изоляционных материалов желательно оставлять припуск на спекание изоляторов не менее 4 мм с учетом припусков на переходы изоляторов между слоями.
Комплектующие:
- При необходимости организации резьбовых крепежных элементов, желательно использовать стандартный запрессовочный крепеж. При этом необходимо соблюдать требования ГОСТ 9.005-72 “Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Металлы, сплавы, металлические и неметаллические неорганические покрытия. Допустимые и недопустимые контакты с металлами и неметаллами (с Изменением N 1)”.
Материалы:
- В качестве материала проводников рекомендуется использовать медь М1 ГОСТ 859-2014;
- При необходимости гибки проводников с радиусами гибки менее 3 мм, а так же при использовании пуклевки, следует выбирать состоянии поставки медного листа “мягкий” (отожженный).
- Использование проводников толщиной менее 1,5 мм при повышенной точности возможно только при использовании медного листа в состоянии поставки “твердый” (неотожженный).
- При использовании медного листа в состоянии поставки “твердый” внутренние радиусы гиба следует выбирать не менее 3 мм. В местах гибки твердого (неотожженного) листа меди с небольшими радиусами происходит растрескивание материала.
- При использовании меди целесообразно с экономической точки зрения выбирать покрытие О-Ви(99,8) 6 ГОСТ 9.303-84. Нанесение других покрытий возможно, но имеет большие сроки исполнения и более затратно.
Соблюдение этих несложных правил позволит существенно снизить себестоимость изделий в серийном производстве и обеспечить конкурентоспособность Вашего конечного изделия.
Библиотека пуклевок
