PCB vaidmuo elektrinėse transporto priemonėse | JH PCBA

Sunkieji variniai PCB

Automobilių pramonė jau kurį laiką naudoja sunkiuosius varinius PCB, daugiausia relių ir saugiklių dėžėse. Daugelyje programų didėjant elektros galiai, ši technologija atgimsta. Naudojant sunkius vario sluoksnius kaip elektros linijas, papildomas privalumas – sumažėja parazitinis induktyvumas, nes daugiasluoksnėse plokštėse laidininkus galima sukrauti vieną virš kito. PCB gamintojai dažnai gamina iki keturių sluoksnių su 12 uncijų vario vidiniuose sluoksniuose, todėl potenciali keliamoji galia yra didesnė nei 1000 A. Nors vidiniai sluoksniai yra 400 µm storio, gamintojai privalo išlaikyti sunkaus vario išoriniuose sluoksniuose mažesnę nei 150 µm. To nepadarius, reikia įdėti papildomų pastangų, kad litavimo kaukės procesas užtikrintų tinkamą elektros izoliaciją.

Power Combi-Board

Sunkiojo vario technologija turi trūkumą. Neįmanoma ėsdinti smulkaus žingsnio konstrukcijų kartu su sunkiu variu. Todėl daugumoje galios elektronikos sistemų įprasta turėti atskirtą valdymo plokštę, naudojant įprastą vario storį, skirtą montuoti naudojant paviršinio montavimo technologiją, ir galingą vario konstrukciją. Tam reikia įrengti pakankamai vietos abiem plokštėms, įskaitant visas jas jungiančias jungtis.

PCB gamintojai sukūrė galios kombinuotą plokštę, kad atitiktų abiejų reikalavimus vienoje struktūroje. Jie montuoja sunkųjį varį vidiniuose sluoksniuose kartu su standartine vario konstrukcija. Bendras išorinis sluoksnis, kurio storis yra suderinamas su SMT, užtikrina visos plokštės elektros jungtį.

Tačiau izoliacinis sluoksnis tarp sunkiųjų vario sluoksnių veikia kaip barjeras optimaliam šilumos perdavimui z ašyje. Kadangi sunkiojo vario PCB technologija yra naudinga valdant dideles sroves, tinkamam šilumos išsklaidymui reikalingos kitos technologijos, pvz., Izoliuoti metaliniai pagrindai ir intarpų technologija.

Izoliuotas metalinis substratas 

Izoliuotame metaliniame pagrinde, kurį daugiausia sudaro metalinis aušintuvas, yra plonas izoliacinis sluoksnis, atskiriantis vieną vario sluoksnį viršuje nuo metalinio aušintuvo. Ši konstrukcija labai naudinga paprastoms konstrukcijoms, kuriose yra daug šilumą generuojančių komponentų. Tačiau sudėtingesniems projektams vieno sluoksnio maršruto gali nepakakti, todėl gali prireikti daugiau nei vieno sluoksnio.

Daugumoje izoliuotų metalinių pagrindų konstrukcijų naudojamas aliuminis kaip šilumos kriaukle. Tai sumažina svorį, tačiau įveda aukštą CTE, todėl sumažėja konstrukcijos patikimumas. Norėdami padidinti patikimumą, dizaineriai naudoja varį kaip šilumos kriauklės medžiagą. Tai taip pat padeda pagerinti plokštės šiluminę galią.

Inkrustacijos technologija

Šiluma iš karšto komponento į radiatorių turi nukeliauti per trumpiausią įmanomą kelią, nes taip sumažinama šiluminė varža. Daugeliu atvejų šiluma keliauja z ašimi, pradedant nuo karšto komponento sumontuotoje viršutinėje PCB pusėje, praeinant per plokštę, kol pasiekia plokštės apačioje esantį šilumos kriaukle.

Užuot tvirtinę aušintuvą, PCB gamintojai dabar laminuoja masyvią vario intarpą PCB viduje. Tai žymiai sumažina šiluminę varžą. Be to, kad įklotas naudojamas kaip kriauklė šilumai išsklaidyti, įklotą taip pat galima naudoti didelėms srovėms pernešti, nes jo atsparumas yra mažas.

Lustų įdėjimo technologija

Tačiau įprastos technologijos susiduria su apribojimais montuojant ribotose ir uždarose erdvėse, ypač kai energijos tankis yra didelis. Norėdami sutaupyti vietos, PCB gamintojai reikalauja miniatiūrizuoti, o jie tai pasiekia sumontuodami kai kuriuos komponentus plokštės viduje, o ne montuodami juos ant išorinio paviršiaus.

Norėdami pagerinti šilumos išsklaidymą iš karšto komponento PCB viduje į šilumnešį, gamintojai turi naudoti galios puslaidininkį su švino rėmu. Tai veikia kaip šilumos skleidėjas, žymiai sumažindamas šiluminę varžą. Sunkus vario sluoksnis viršuje padeda sujungti kontaktus naudojant mikro angas, užpildytas variu, vietoj jungiamųjų laidų, kuriuos naudoja įprasti maitinimo moduliai. Ši technologija ne tik padeda išsklaidyti šilumą, bet ir pagerina daugelį elektros parametrų, tokių kaip:

Valstybės pasipriešinimas:

Lustų įdėjimas praktiškai pašalina surišimo laidus ir su tuo susijusį paketo pasipriešinimą. Tačiau tiksli įjungimo varžos vertė priklauso nuo puslaidininkių technologijos kartos, jos įtampos klasės ir paketo tipo.

Šiluminė varža:

Švininis rėmas užtikrina puikų šilumos sklaidą, todėl žymiai pagerina sistemos šiluminę varžą. Be to, švino rėmo šiluminė talpa taip pat pagerina įrenginio tvirtumą ir jo šiluminę varžą.

Perjungimo našumas:

Mikroschemos viršuje yra beveik plokščia jungtis su angomis, todėl pasiekiama labai maža parazitinio induktyvumo vertė. Tai taip pat lemia labai mažus atstumus tarp galios puslaidininkio ir nuolatinės srovės jungties kondensatorių. Dėl to, kas išdėstyta pirmiau, galima greičiau pereiti su žymiai mažesniais nuostoliais. Tai ypač pasakytina apie šiuolaikines greito perjungimo technologijas, kuriose naudojami SiC ir GaN puslaidininkiai.

Miniatiūrizavimas:

Dabartinėms ir būsimoms programoms dažnai reikia sumažinti formos koeficientą, tuo pačiu metu reikia suteikti papildomų funkcijų. Lustų įterpimas padeda sutaupyti vertingos vietos PCB lygiu.

Didesnis patikimumas:

Keramikos ar sujungimo laidų keitimas padeda iš esmės pagerinti sistemos patikimumą. Pavyzdžiui, galios ciklo bandymai su 120 K temperatūros skirtumu plokštėse, naudojant įterptąją technologiją, parodė, kad jos gali atlaikyti daugiau nei 700 000 aktyvių ciklų.

Kainos sumažinimas:

Naudojant lusto įterptąją technologiją, galima žymiai sutaupyti. Tai lemia bendras vietos taupymas, įmontuota izoliacija, mažesnės EMC problemos, mažesni pasyvūs komponentai, galios komponentai, kuriems reikia mažesnio lusto paviršiaus ploto, optimizuotas aušinimas ir sutaupyti laidų ir jungčių.

Naudinga plačiajuosčiams ir aukštos įtampos puslaidininkiams

PCB mikroschemų įterpimo technologijos pagerina galios elektroninių programų našumą. Ši nauja technologija turi labai mažą parazitinį induktyvumą, todėl palaiko mažų nuostolių perjungimą aukštais dažniais. Tai labai pageidautina naudojant plataus diapazono puslaidininkius ir naujos kartos automobilių pavaroms, kuriose naudojami SiC ir GaN įrenginiai.

Integruota izoliacija padeda surinkti Smart Pack komponentus tiesiai ant šilumos kriauklės. Priklausomai nuo reikalavimo, TIM arba šiluminės sąsajos medžiaga gali būti elektrai laidžioji arba nelaidžioji.

Srovės aptikimas naudojant šuntus yra įprasta praktika. Gamintojai naudoja šuntus, kad matuotų EV elektrinių variklių fazių sroves. Šuntai, kurie yra gana dideli komponentai, yra tinkami miniatiūrizavimo pastangų kandidatai. Įdėjus šuntą kaip „Smart Pack“ komponentą, jo šilumos išsklaidymas žymiai pagerėja. Tai padidina galimybę naudoti šuntus net 300 A srovių matavimui. Kad būtų padidintas patikimumas, gamintojai pakeičia šunto ir plokštės grandinės litavimo jungtis mikro-viais.

Išvada

Pasak PCB Trace Technologies Inc, naujos PCB technologijos įvairiais būdais palaiko elektrines transporto priemones. Jie ne tik sumažina formos veiksnius, bet ir padidina sistemos našumą bei patikimumą sumažindami išlaidas sistemos lygiu. Galios elektroninio įrenginio įdėjimas į PCB padeda pakeisti įprastą maitinimo modulį, žymiai pagerinti sistemos veikimą ir patikimumą. Tai naudinga ne tik žemos įtampos taikymui, bet ir didelės srovės naudojimui, taip pat aukštos įtampos programoms su plataus diapazono įrenginiais.

• Įsteigimo metai
  --
• Verslo tipas
  --
• Šalis / regionas
  --
• Pagrindinė pramonė
  --
• Pagrindiniai produktai
  --
• Įmonės juridinis asmuo
  --
• Iš viso darbuotojų
  --
• Metinė produkcijos vertė
  --
• Eksporto rinka
  --
• Bendradarbiauti klientai
  --