Εναλλαγή μετατροπέα SiC στα 10–100 kHz: Γιατί τα Parasitics Busbar Matter

Ένας δίαυλος μετατροπέα SiC δεν είναι απλώς ένας αγωγός χαμηλής-αντίστασης. Κατά τη διάρκεια της μεταγωγής υψηλής-συχνότητας, ο ζυγός αποτελεί μέρος του βρόχου μεταγωγής και η παρασιτική του επαγωγή συμβάλλει άμεσα στην υπέρβαση τάσης σύμφωνα με το V=L × di/dt. Για τους μετατροπείς έλξης EV, ένας πρακτικός στόχος σχεδιασμού είναι συχνά η διατήρηση της υψηλής- διαδρομής εναλλαγής ρεύματος κάτω από τα 10 nH, διατηρώντας παράλληλα ελεγχόμενη ερπυστικότητα, διάκενο, αύξηση θερμοκρασίας και μηχανική ανοχή.

 

Για ένα προσαρμοσμένο συγκρότημα Busbar Inverter SiC, ο ηλεκτρικός, θερμικός και μηχανικός σχεδιασμός πρέπει επομένως να αναπτυχθεί ως μία δομή: επιλογή χαλκού C1100, ελασματοποιημένη γεωμετρία, διηλεκτρική μόνωση, συγκόλληση με λέιζερ ή αντίσταση, DC-ολοκλήρωση πυκνωτή σύνδεσης και τρέχουσα-τοποθέτηση αισθητήρα{3} στην τελική απόδοση του διακόπτη{3}.
 

 

 

Τα SiC MOSFET μπορούν να αλλάξουν σημαντικά ταχύτερα από τα συμβατικά IGBT πυριτίου. Το προκύπτον υψηλό di/dt εκθέτει την παρασιτική επαγωγή που μπορεί να είχε περιορισμένη επίδραση σε στάδια ισχύος χαμηλότερης-συχνότητας.

 

Η επαγόμενη τάση μπορεί να εκφραστεί ως:

 

Vₗ=Lₚ × di/dt

Οπου:

Vₗ=παρασιτική επαγωγική τάση
Lₚ=επαγωγή παρασιτικού βρόχου
di/dt=τρέχων ρυθμός περιστροφής

 

Για παράδειγμα, εάν ένας βρόχος μεταγωγής έχει 20 nH παρασιτικής επαγωγής και το ρεύμα αλλάζει στα 2 kA/μs, η συνεισφορά της επαγωγικής τάσης είναι περίπου 40 V.

 

Η μείωση της περιοχής του φυσικού βρόχου και τα αντίθετα μαγνητικά πεδία μέσα στη στοίβα ζυγού μπορεί επομένως να μειώσει την υπέρβαση της μεταγωγής χωρίς να αυξήσει την ονομαστική τάση ημιαγωγών.

 

 

Ο χαλκός C1100/C11000-ελεύθερος ή ηλεκτρολυτικός σκληρός-χρησιμοποιείται ευρέως για την κατασκευή ζυγών υψηλής-ρεύματος λόγω της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της ικανότητας σχηματισμού του.

 

Υλικό	Τυπική αγωγιμότητα	Κύριο πλεονέκτημα	Τυπική εφαρμογή Busbar
C1100 Χαλκός	~97–100% ΟΣΔΕ	Χαμηλή αντίσταση DC	DC-Διαδρομή τροφοδοσίας σύνδεσης και μετατροπέα
C1020 Oxygen-Ελεύθερος χαλκός	~100% IACS	Υψηλή αγωγιμότητα, χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο	Ηλεκτρονικά υψηλού ρεύματος-
C2680 Ορείχαλκος	~25–30% ΟΣΔΕ	Υψηλότερη αντοχή, μορφοποίηση	Τερματικά, βραχίονες, υλικό
Αλουμίνιο 6061	~40% ΟΣΔΕ	Χαμηλή πυκνότητα, δομική αντοχή	Ευαίσθητοι στο βάρος-αγωγοί

 

Για έναν μετατροπέα SiC υψηλού-ρεύματος, ο χαλκός C1100 επιλέγεται συνήθως για την κύρια διαδρομή ρεύματος, ενώ ο ορείχαλκος ή ο επιμεταλλωμένος χάλυβας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μηχανικά εξαρτήματα στερέωσης όπου η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι δευτερεύουσα.

 

Το πάχος του χαλκού δεν επιλέγεται μόνο από την τρέχουσα βαθμολογία. Ο σχεδιασμός πρέπει να λαμβάνει υπόψη:

Ρεύμα RMS
παλμικό ρεύμα
κύκλος εργασίας
επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας
θερμοκρασία περιβάλλοντος
διεπαφή ψύξης
πλάτος και πάχος αγωγού
εφέ εγγύτητας
αντίσταση άρθρωσης
πάχος επιμετάλλωσης

 

 

Μια πλαστικοποιημένη ράβδος περιέχει πολλαπλά αγώγιμα στρώματα που χωρίζονται από διηλεκτρικό υλικό. Η διακύμανση των διαστάσεων σε κάθε στρώμα χαλκού συσσωρεύεται στις οπές στερέωσης, στις διεπαφές ακροδεκτών και στα σημεία σύνδεσης του πυκνωτή.

 

Για εξαρτήματα ακριβείας, ο έλεγχος διαστάσεων μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω:

Προοδευτική σφράγιση μήτρας
CNC δευτερεύουσα κατεργασία
Σε-καθηλωτικό
Νομίσματα
Κάμψη ακριβείας
Κόψιμο με λέιζερ
Έλεγχος CMM

Ανάλογα με τη γεωμετρία, μπορεί να επιτευχθεί ανοχή διαστάσεων ±0,01–0,05 mm σε ελεγχόμενα χαρακτηριστικά, ενώ η συνολική διαμορφωμένη ανοχή εξαρτημάτων πρέπει να ορίζεται σύμφωνα με το πάχος του υλικού, την ακτίνα κάμψης και την κατάσταση εργαλείων.

 

Το μηχανικό σχέδιο πρέπει να διακρίνει μεταξύ:

 

Διαστάσεις ηλεκτρικής διεπαφής
Μηχανικές διαστάσεις εντοπισμού
Μη λειτουργικές-διαστάσεις
Απαιτήσεις επιπεδότητας
Ανοχή θέσης οπής
Απαιτήσεις αναφοράς συγκόλλησης

 

 

 

Η πιο αποτελεσματική δομή χαμηλής-επαγωγής επιτυγχάνεται γενικά με την τοποθέτηση των διαδρομών εξερχόμενου και επιστροφής ρεύματος φυσικά κοντά η μία στην άλλη.

 

Μια πολυστρωματική κατασκευή μπορεί να τοποθετήσει θετικούς και αρνητικούς αγωγούς σε γειτονικά στρώματα:

 

Cu (+) / Διηλεκτρικό / Cu (−)

 

Οι αντίθετες κατευθύνσεις ρεύματος δημιουργούν μερικώς ακυρωτικά μαγνητικά πεδία. Αυτό μειώνει την περιοχή βρόχου και επομένως μειώνει την παρασιτική επαγωγή.

 

Για έναν-σχεδιασμό ζυγών υψηλής συχνότητας, οι ακόλουθες παράμετροι απαιτούν ηλεκτρική προσομοίωση και φυσική επαλήθευση:

Διάστημα αγωγών
Πάχος χαλκού
Διάταξη στρώσεων
Γεωμετρία τερματικού
Τρέχουσα κατεύθυνση
Περιοχή επικάλυψης
Μέσω ή θέση μπουλονιού
DC-Σύνδεση απόστασης πυκνωτή
Απόσταση μονάδας ημιαγωγών
Θέση αισθητήρα
Εκκαθάριση κατοικίας
 

 

Η αύξηση του πάχους του χαλκού μειώνει την αντίσταση DC, αλλά δεν παράγει αυτόματα τη χαμηλότερη-επαγωγή βρόχου μεταγωγής.

 

Μια χάλκινη πλάκα πάχους 5 χλστ.

 

Παράμετρος σχεδίασης	Κατεύθυνση χαμηλής-επαγωγής	Ηλεκτρικός Λόγος
Θετική/αρνητική απόσταση	Ελαττώνω	Μειώνει την περιοχή βρόχου
Τρέχουσα-επικάλυψη διαδρομής	Αυξάνω στον ανώτατο βαθμό	Βελτιώνει την ακύρωση μαγνητικού-πεδίου
DC-Σύνδεση απόστασης πυκνωτή	Ελαττώνω	Συντομεύει τον βρόχο εναλλαγής
Τερματική μετάβαση	Συμπαγής	Μειώνει την τοπική επαγωγική ασυνέχεια
Πάχος χαλκού	Βελτιστοποιώ	Ελέγχει την αντίσταση και τη θερμική φόρτιση
Κάμψεις	Ελαχιστοποιήστε τις απότομες μεταβάσεις	Μειώνει τον τρέχοντα συνωστισμό
Τοποθεσίες συνδετήρων	Κοντά στην τρέχουσα διεπαφή	Περιορίζει την σύνθετη αντίσταση της άρθρωσης

 

Ο πρακτικός στόχος σχεδιασμού θα πρέπει να καθοριστεί από την ταχύτητα μεταγωγής του μετατροπέα, την ονομαστική τάση ημιαγωγού, την επιτρεπόμενη υπέρβαση και τη μετρούμενη κυματομορφή μεταγωγής και όχι από έναν γενικό αριθμό επαγωγής.

 

 

Το διηλεκτρικό στρώμα μεταξύ χάλκινων αγωγών πρέπει να αντέχει τόσο τη συνεχή τάση DC όσο και τις επαναλαμβανόμενες μεταβατικές αλλαγές.

 

Οι τυπικές μεταβλητές σχεδιασμού μόνωσης περιλαμβάνουν:

 

Ταινία PET
Ταινία PI
Εποξειδική επίστρωση πούδρας
Συστήματα πολυιμιδίου
Χυτευμένες μονωτικές κατασκευές

 

Το απαιτούμενο επίπεδο διηλεκτρικής αντοχής εξαρτάται από την τάση του συστήματος, την παροδική τάση, το πάχος της μόνωσης, το ερπυσμό, το διάκενο και τις περιβαλλοντικές συνθήκες.

 

A material specification such as dielectric breakdown strength >Τα 15 kV/mm δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ως ο πλήρης σχεδιασμός μόνωσης. Το έτοιμο συγκρότημα πρέπει επίσης να είναι επικυρωμένο για διηλεκτρική αντοχή, μερική εκφόρτιση, κατά περίπτωση, θερμική γήρανση και μηχανική ακεραιότητα.

 

 

Για έναν μετατροπέα EV που λειτουργεί σε αρκετές εκατοντάδες volt DC, η απόσταση μόνωσης δεν μπορεί να προσδιοριστεί μόνο από το πάχος της επίστρωσης.

Ο σχεδιασμός θα πρέπει να λάβει υπόψη:

 

Τάση εργασίας
Κατηγορία υπέρτασης
Βαθμός ρύπανσης
Ομάδα υλικού
Υψόμετρο
CTI
Απόσταση ερπυσμού
Απόσταση εκκένωσης
Μεταβατικό πλάτος εναλλαγής

 

Το UL 94 V-0 μπορεί να ορίζει την απόδοση αναφλεξιμότητας για ένα μονωτικό υλικό, αλλά δεν αντικαθιστά τον συντονισμό ηλεκτρικής μόνωσης σύμφωνα με τις ισχύουσες απαιτήσεις συστήματος όπως το IEC 60664-1.

 

Ζητήστε δωρεάν αξιολόγηση και προσφορά DFM

 

 

Ένας δίαυλος μετατροπέα SiC μπορεί να λειτουργεί σε μέτρια μέση θερμοκρασία ενώ αναπτύσσει τοπικά hotspot πάνω από 200 μοίρες κοντά σε ακροδέκτες, συγκολλημένες ενώσεις ή στενές μεταβάσεις ρεύματος.

 

Το θερμικό πρόβλημα προκαλείται συχνά από τοπική αντίσταση παρά από ανεπαρκή συνολική διατομή-χάλκινου.

Η θέρμανση Joule έχει ως εξής:

 

P = I²R

Μια μικρή αύξηση στην αντίσταση της άρθρωσης προκαλεί δυσανάλογα μεγαλύτερη αύξηση θερμοκρασίας σε υψηλό ρεύμα.

Για παράδειγμα, στα 500 A, μια αντίσταση άρθρωσης μόνο 100 μΩ παράγει:

 

P = 500² × 0.0001 = 25 W

Αυτά τα 25 W συγκεντρώνονται σε μια σχετικά μικρή διεπαφή αντί να κατανέμονται σε ολόκληρη τη χάλκινη ράβδο.

 

 

Για συγκροτήματα ζυγών υψηλής-ρεύματος, η αντίσταση της άρθρωσης θα πρέπει να ελέγχεται μέσω της ικανότητας διεργασίας και όχι μόνο μέσω οπτικής επιθεώρησης.

Οι εφαρμοστέες τεχνολογίες σύνδεσης περιλαμβάνουν:

 

Συγκόλληση με λέιζερ

Συγκόλληση με αντίσταση

Συγκόλληση TIG

Συγκόλληση

Συγκόλληση με μοριακή διάχυση

Βιδωτοί ηλεκτρικοί σύνδεσμοι

Καρφωμένες αγώγιμες διεπαφές

 

Μέθοδος Συμμετοχής	Τυπική αντοχή	Ζώνη που επηρεάζεται από τη ζέστη-	Έλεγχος διαστάσεων	Κατάλληλη Εφαρμογή
Συγκόλληση με λέιζερ	Ψηλά	Χαμηλός	Ψηλά	Τερματικά διαύλου Cu
Συγκόλληση με αντίσταση	Ψηλά	Τοπική	Ψηλά	Καρτέλες και λεπτοί αγωγοί
Συγκόλληση φούρνου	Ψηλά	Ευρεία θερμική έκθεση	Μέσον	Σύνθετα συγκροτήματα χαλκού
Συγκόλληση με μοριακή διάχυση	Πολύ υψηλή ποιότητα διεπαφής	Πολύ χαμηλά	Ψηλά	Πολυστρωματικές κατασκευές ακριβείας
Βιδωτή άρθρωση	Μηχανικά επισκευή	Κανένας	Μέσον	Αφαιρούμενες συνδέσεις

 

Για τη συγκόλληση με λέιζερ-σε-χαλκό, η απορρόφηση δέσμης είναι σημαντικά χαμηλότερη από ό,τι για πολλούς χάλυβες. Η κατάσταση της επιφάνειας, το μήκος κύματος, η πυκνότητα ισχύος, το προστατευτικό αέριο, το διάκενο αρμών και η εξαγωγή θερμότητας απαιτούν επομένως ανάπτυξη διεργασίας.

 

 

Ένα πρόγραμμα επικύρωσης παραγωγής θα πρέπει να συνδυάζει διαστατικές και θερμικές μετρήσεις.

Μια τυπική ακολουθία επικύρωσης περιλαμβάνει:

 

Έλεγχος CMM της θέσης και της επιπεδότητας τερματικού.

Τέσσερα-μέτρηση αντίστασης καλωδίων ηλεκτρικών αρθρώσεων.

Μέτρηση θερμοστοιχείου ή RTD σε καθορισμένες θέσεις.

Υπέρυθρη θερμική απεικόνιση υπό αντιπροσωπευτικό ρεύμα.

Θερμική ανακύκλωση.

Δοκιμή διηλεκτρικής αντοχής.

Επιθεώρηση διατομής συγκόλλησης-.

Δοκιμή καταστροφικής έλξης ή διάτμησης όπου ισχύει.

 

Η θερμική απεικόνιση δεν πρέπει να χρησιμοποιείται ως η μόνη μέθοδος αποδοχής, επειδή η ικανότητα εκπομπής ποικίλλει σημαντικά μεταξύ γυμνού χαλκού, επιμεταλλωμένου χαλκού, επίστρωσης και οξειδωμένων επιφανειών.

 

 

Ο χαλκός έχει συντελεστή θερμικής διαστολής περίπου 16,5–17 ppm/βαθμό. Η μόνωση πολυμερούς και τα παρακείμενα μεταλλικά εξαρτήματα έχουν γενικά διαφορετικούς συντελεστές.

 

Ο επαναλαμβανόμενος κύκλος θερμοκρασίας δημιουργεί επομένως μηχανική καταπόνηση σε:

συγκολλημένες διεπαφές
καρφωμένες διεπαφές
όρια επίστρωσης
μπουλόνια ακροδεκτών
διεπαφές πυκνωτών
σημεία στερέωσης αισθητήρα

 

Η στοίβα ζυγού πρέπει να είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε η θερμική διαστολή να μην μεταφέρει υπερβολική τάση στους ακροδέκτες πυκνωτή DC-Σύνδεσης ή στη μονάδα ημιαγωγού μετατροπέα.

 

 

 

Η ενσωμάτωση του ζυγού με τον πυκνωτή DC-Σύνδεσης και τον αισθητήρα ρεύματος μπορεί να συντομεύσει τον βρόχο ισχύος και να μειώσει τον αριθμό συγκροτημάτων.

Ωστόσο, η μηχανική ολοκλήρωση εισάγει πρόσθετους περιορισμούς.

 

Ο δίαυλος πρέπει ταυτόχρονα να ικανοποιεί:

Ικανότητα ηλεκτρικού ρεύματος
Χαμηλή αδέσποτη αυτεπαγωγή
Ευθυγράμμιση ακροδεκτών πυκνωτή
Ευθυγράμμιση διαφράγματος αισθητήρα
Έλεγχος μαγνητικού-πεδίου
ερπυσμός και κάθαρση
Διεπαφή στέγασης
Ανοχή συναρμολόγησης
Εξυπηρέτηση

 

 

Ο πυκνωτής DC-Σύνδεσμος θα πρέπει να είναι τοποθετημένος όσο το δυνατόν πιο κοντά στη βαθμίδα ισχύος μεταγωγής.

 

Ο στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί ο βρόχος εναλλαγής υψηλής-συχνότητας:

 

DC-Πυκνωτής σύνδεσης → θετικός ζυγός → μονάδα SiC → αρνητικός δίαυλος → DC-Πυκνωτής σύνδεσης

 

Η αύξηση της φυσικής απόστασης μεταξύ αυτών των στοιχείων αυξάνει το μήκος του αγωγού και την περιοχή βρόχου.

 

Για αυτόν τον λόγο, μια ράβδος ηλεκτρικά χαμηλής-αντίστασης αλλά φυσικά μεγάλης μπορεί να έχει χειρότερη απόδοση κατά τη γρήγορη εναλλαγή SiC από μια ελαφρώς πιο ανθεκτική αλλά σφιχτά πλαστικοποιημένη σχεδίαση.

 

 

Οι τρέχοντες αισθητήρες ενδέχεται να χρησιμοποιούν εφέ Hall{0}}, fluxgate, shunt ή άλλες τεχνολογίες ανίχνευσης.

 

Η γεωμετρία του διαύλου γύρω από τον αισθητήρα πρέπει να διατηρεί ελεγχόμενα:

 

Θέση μαέστρου
Διάκενο διαφράγματος αισθητήρα
Συμμετρία μαγνητικού-πεδίου
Μηχανική στερέωση
Μόνωση απόσταση
Θερμομόνωση

 

Για ένα σύστημα μέτρησης ρεύματος που βασίζεται-στη διακλάδωση, η αντίσταση και ο συντελεστής θερμοκρασίας της διακλάδωσης αποτελούν μέρος της αρχιτεκτονικής μέτρησης.

 

Για τους αισθητήρες μαγνητικού ρεύματος, η θέση του αγωγού σε σχέση με το αισθητήριο στοιχείο μπορεί να επηρεάσει το μαγνητικό πεδίο που βλέπει ο αισθητήρας.

 

Το σχέδιο ράβδου θα πρέπει επομένως να περιλαμβάνει σαφείς αναφορές δεδομένων αισθητήρα αντί να βασίζεται σε γενική ανοχή συναρμολόγησης.

 

 

Η ποιότητα της συγκόλλησης με λέιζερ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη γεωμετρία της άρθρωσης.

 

Για συγκροτήματα χάλκινων ζυγών, το παράθυρο διεργασίας πρέπει να ελέγχει:

 

Κοινό χάσμα

Καθαριότητα επιφάνειας

Πάχος χαλκού

Κατάσταση επιμετάλλωσης

Ισχύς λέιζερ

Ταχύτητα συγκόλλησης

Διάμετρος δοκού

Θέση εστίασης

Θωρακτικό αέριο

Πίεση σύσφιξης

 

Μια σταθερή συγκόλληση θα πρέπει να επικυρώνεται μέσω μεταλλογραφικών διατομών-και όχι μόνο μέσω οπτικής εμφάνισης.

 

Λήψη προδιαγραφών σχεδίασης διαύλου

 

 

Για τα προγράμματα αυτοκινήτων, η ηλεκτρική απόδοση από μόνη της δεν καθορίζει την ετοιμότητα παραγωγής.

 

Ένα πακέτο επικύρωσης παραγωγής μπορεί να περιλαμβάνει:

Ανάλυση Αποτυχίας και Επίδρασης Σχεδιασμού

PFMEA

Σχέδιο Ελέγχου

Διάγραμμα ροής διαδικασίας

ΜΣΑ

SPC

Μελέτες ικανοτήτων

Έκθεση επιθεώρησης διαστάσεων

Πιστοποιητικά υλικού

Επικύρωση συγκόλλησης

Δεδομένα ηλεκτρικής αντίστασης

Διηλεκτρικά αποτελέσματα αντοχής

Αποτελέσματα θερμικής δοκιμής

Πληροφορίες υλικού σχετικές με το IMDS{0}}όπου ισχύει

Προδιαγραφές συσκευασίας

Αρχεία ιχνηλασιμότητας

 

 

Τα κρίσιμα-προς-ποιοτικά χαρακτηριστικά θα πρέπει να προσδιορίζονται πριν από τη μαζική παραγωγή.

 

Τα τυπικά χαρακτηριστικά CTQ περιλαμβάνουν:

Θέση τρύπας
Επιπεδότητα τερματικού
Πάχος χαλκού
Πάχος μόνωσης
Διείσδυση συγκόλλησης
Αντοχή συγκόλλησης
Αντίσταση άρθρωσης
Πάχος επιμετάλλωσης
Διηλεκτρική αντοχή
Ευθυγράμμιση αισθητήρα

 

Για μια σταθερή διαδικασία μαζικής-παραγωγής, οι πελάτες μπορούν να καθορίσουν Cpk Μεγαλύτερο ή ίσο με 1,33 ή υψηλότερη τιμή για καθορισμένα κρίσιμα χαρακτηριστικά.

Η πραγματική απαίτηση θα πρέπει να ακολουθεί τη συμφωνία ποιότητας και το σχέδιο ελέγχου του πελάτη αντί να εφαρμόζεται ένα καθολικό όριο ικανότητας.

 

 

Όπου καθορίζονται-επαργυρωμένες διεπαφές, το πάχος της επιμετάλλωσης θα πρέπει να επαληθεύεται χρησιμοποιώντας μια κατάλληλη μέθοδο μέτρησης, όπως το XRF.

Μια ονομαστική προδιαγραφή όπως η επιμετάλλωση Ag 3–5 μm θα πρέπει να συνοδεύεται από:

Προδιαγραφές υλικού βάσης

Προδιαγραφές κάτω πλάκας

Ελάχιστο τοπικό πάχος

Τοποθεσίες μέτρησης

Προετοιμασία επιφάνειας

Απαίτηση πρόσφυσης

Απαίτηση διάβρωσης

Για τις χάλκινες ράβδους, η επιμετάλλωση εφαρμόζεται συνήθως σε καθορισμένες περιοχές ηλεκτρικής επαφής και όχι αυτόματα σε ολόκληρο το εξάρτημα.

 

 

Τα φύλλα δεδομένων υλικού παρέχουν ένα σημείο εκκίνησης. Η επικύρωση παραγωγής πρέπει να αξιολογεί την τελική ράβδο διαύλου.

Το πρόγραμμα δοκιμής μπορεί να περιλαμβάνει:

 

Δοκιμή	Πρωταρχικός Σκοπός	Τυπικό σημείο ελέγχου
Διηλεκτρική αντοχή	Ηλεκτρική μόνωση	Καμία βλάβη
Αντοχή μόνωσης	Έλεγχος διαρροών	Προδιαγραφή πελάτη
Αντίσταση άρθρωσης	Ηλεκτρική απώλεια	μέτρηση επιπέδου μΩ-
Θερμική άνοδος	Παραγωγή θερμότητας	Καθορισμένο ρεύμα/φορτίο
Διατομή συγκόλλησης-	Ποιότητα σύντηξης	Κριτήρια διείσδυσης/ελαττώματος
Έλεγχος CMM	Συμμόρφωση διαστάσεων	Ανοχή σχεδίασης
Πάχος επιμετάλλωσης	Αντοχή επαφής	Μέτρηση XRF
Θερμική ανακύκλωση	Αντοχή επέκτασης	Καθορισμένο προφίλ θερμοκρασίας
Δόνηση	Μηχανική αντοχή	Προφίλ οχήματος/συστήματος

 

 

Μια γραμμή παραγωγής για συγκροτήματα διαύλου EV θα πρέπει να διατηρεί την ιχνηλασιμότητα από το εισερχόμενο υλικό μέχρι την τελική επιθεώρηση.

 

Μια τυπική αλυσίδα ιχνηλασιμότητας είναι:

 

Πηνίο χαλκού → Παρτίδα σφράγισης → Μορφοποίηση → Συγκόλληση → Καθαρισμός → Μόνωση → Επιμετάλλωση → Συναρμολόγηση → Ηλεκτρική δοκιμή → Τελική επιθεώρηση

Τα δεδομένα διεργασίας μπορούν στη συνέχεια να συνδεθούν με την παρτίδα παραγωγής, τη μηχανή, την κατάσταση εργαλείων, το χειριστή και το αρχείο επιθεώρησης.

 

 

Η στρατηγική εργαλείων θα πρέπει να ξεκινά με την αρχιτεκτονική τελικής συναρμολόγησης αντί να αναπαράγει απλώς ένα δισδιάστατο προφίλ.

 

Πριν από την κατασκευή της μήτρας, η αναθεώρηση μηχανικής θα πρέπει να αξιολογήσει:

Διάταξη λωρίδας

Αξιοποίηση υλικού

Κατεύθυνση κόκκων

Ακολουθία κάμψης

Ανάκρουση

Φορτίο διάτρησης

Φορτίο διαμόρφωσης

Επιλογή χάλυβα εργαλείων

Φορέστε επιφάνειες

Διεύθυνση Burr

Στρατηγική βάσης

Εξάρτημα συγκόλλησης

Εξάρτημα επιθεώρησης

 

Για τις χάλκινες ράβδους, η κατεύθυνση του γρέζιου μπορεί να είναι ηλεκτρικά και μηχανικά σημαντική όταν η σταμπωτή ακμή βρίσκεται κοντά σε μόνωση ή άλλο αγωγό.

 

 

Η διάρκεια ζωής του εργαλείου δεν μπορεί να είναι εγγυημένη από έναν γενικό αριθμό διαδρομής.

Η πραγματική ζωή εξαρτάται από:

Σκληρότητα χαλκού

Πάχος λωρίδας

Διάκενο κοπής

Γεωμετρία διάτρησης

Υλικό μήτρας

Επένδυση

Πατήστε ταχύτητα

Λάδωμα

Γεωμετρία μέρους

Διάστημα συντήρησης

Επομένως, τα εργαλεία θα πρέπει να παρακολουθούνται μέσω καθορισμένων ορίων φθοράς και προληπτικών-κριτηρίων συντήρησης αντί να βασίζονται μόνο στον συσσωρευμένο αριθμό εγκεφαλικών επεισοδίων.

 

 

Μια αξιόπιστη διαδικασία ανάπτυξης διαύλου SiC θα πρέπει να χρησιμοποιεί τόσο προσομοίωση όσο και φυσική μέτρηση.

 

Η μηχανική ακολουθία μπορεί να δομηθεί ως εξής:

 

Ηλεκτρική Αρχιτεκτονική → Διάταξη 3D Busbar → Ηλεκτρομαγνητική Προσομοίωση → Θερμική Προσομοίωση → DFM → Εργαλεία → Πρωτότυπο → CMM → Επικύρωση συγκόλλησης → Ηλεκτρική δοκιμή → Θερμική δοκιμή → PPAP

 

Το κρίσιμο σημείο είναι ότι το μετρούμενο συγκρότημα πρέπει να συσχετίζεται με το αρχικό ηλεκτρικό μοντέλο.

 

Ένας προσομοιωμένος βρόχος 8 nH δεν επαρκεί εάν το κατασκευασμένο συγκρότημα έχει μέγεθος 18 nH λόγω της γεωμετρίας των ακροδεκτών, του υλικού τοποθέτησης ή των μεταβάσεων σύνδεσης που εξαιρέθηκαν από το μοντέλο.

 

 

Το μοντέλο θα πρέπει να περιλαμβάνει:

 

Χάλκινοι αγωγοί

Τερματικές μεταβάσεις

Συγκολλημένες περιοχές

Σημεία σύνδεσης πυκνωτών

Διεπαφή μονάδας ημιαγωγών

Συνδετήρες όπου είναι ηλεκτρικά σχετικοί

Διαδρομή επιστροφής

Δομή αισθητήρα όπου επηρεάζει την κατανομή ρεύματος

 

Για ανάλυση υψηλής-συχνότητας, ένα πλήρες τρισδιάστατο ηλεκτρομαγνητικό μοντέλο είναι προτιμότερο από έναν απλό υπολογισμό αντίστασης DC

 

 

Η μέτρηση της αντίστασης θα πρέπει να χρησιμοποιεί μια μέθοδο τεσσάρων{0}}καλωδίων Kelvin όπου χαρακτηρίζεται χαμηλή αντίσταση.

Οι μετρήσεις πρέπει να προσδιορίζουν:

 

Ρεύμα δοκιμής

Σημεία μέτρησης

Θερμοκρασία περιβάλλοντος

Θερμοκρασία ζυγού

Χρόνος σταθεροποίησης

Διαμόρφωση επαφών

 

Επειδή η αντίσταση του χαλκού αλλάζει με τη θερμοκρασία, τα δεδομένα αντίστασης χωρίς καθορισμένη θερμοκρασία δοκιμής έχουν περιορισμένη μηχανική αξία.

 

 

Ένας προσαρμοσμένος χάλκινος δίαυλος για εφαρμογές EV Drive θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως ηλεκτρομαγνητικό, θερμικό και μηχανικό συγκρότημα και όχι ως εξάρτημα με στάμπα χαλκού.

 

Για τους μετατροπείς έλξης SiC, οι προτεραιότητες μηχανικής είναι μετρήσιμες:

<10 nH target for the defined high-frequency commutation loop
97–100% αγωγιμότητα χαλκού IACS ανάλογα με την ποιότητα
Ελεγχόμενη αντίσταση άρθρωσης μΩ-
Τοπική θερμική ικανότητα άνω των 200 μοιρών όπου απαιτείται από το σύστημα
Καθορισμένη διηλεκτρική αντοχή και συντονισμός μόνωσης
Έλεγχος ±0,01–0,05 mm σε επιλεγμένα χαρακτηριστικά ακριβείας όπου το επιτρέπει ο σχεδιασμός
Επαλήθευση διαστάσεων-με βάση το CMM
Μεταλλογραφική επικύρωση συγκόλλησης
Επαλήθευση πάχους επιμετάλλωσης με XRF-
Έλεγχοι παραγωγής IATF 16949
Τεκμηρίωση PPAP Επιπέδου 3 όταν καθορίζεται από τον πελάτη

 

Ο σωστός ζυγός είναι αυτός του οποίου το ηλεκτρικό μοντέλο, το θερμικό μοντέλο, η διαδικασία κατασκευής και τα δεδομένα επιθεώρησης συγκλίνουν στις ίδιες απαιτήσεις σχεδιασμού.

 

 

Ποια έγγραφα περιλαμβάνονται συνήθως σε ένα πακέτο PPAP Level 3 για μια ράβδο αγωγού μετατροπέα EV SiC;

Ένα πακέτο PPAP Επιπέδου 3 περιλαμβάνει συνήθως το PSW, σχέδια, αρχεία υλικού, αποτελέσματα διαστάσεων, PFMEA, Σχέδιο Ελέγχου, ροή διεργασιών, MSA, μελέτες ικανότητας και ισχύουσες αναφορές επικύρωσης.

 

Πόσο χρόνο χρειάζονται τα εργαλεία T1 και η δειγματοληψία πρωτοτύπων για μια προσαρμοσμένη χάλκινη ράβδο μετατροπέα;

Ένας τυπικός κύκλος ανάπτυξης T1 μπορεί να προγραμματιστεί περίπου 20-30 ημέρες, ανάλογα με τη γεωμετρία, την προοδευτική-πολυπλοκότητα της μήτρας, τα εξαρτήματα συγκόλλησης, τη διαθεσιμότητα υλικού και την έγκριση σχεδίου από τον πελάτη.

 

Πώς επαληθεύεται το πάχος της επάργυρης σε ατερματικό χάλκινου διαύλου?

Το πάχος της επάργυρης επαληθεύεται συνήθως με μέτρηση XRF σε καθορισμένες θέσεις επιθεώρησης. Το σχέδιο πρέπει να προσδιορίζει το ελάχιστο πάχος, την περιοχή μέτρησης, το υπόστρωμα και τις απαιτήσεις της κάτω πλάκας.