شینه‌های چند لایه: یک فناوری اتصال برق کلیدی در سیستم‌های الکترونیکی با قدرت بالا-

شینه های چند لایه اجزای انتقال نیرو هستند که از اتصال چندین لایه مس یا آلومینیوم رسانا با مواد عایق با کارایی بالا با استفاده از فرآیند پرس گرم{1} دقیق ساخته می شوند. در مقایسه با کابل‌های سنتی یا سازه‌های شینه مسی معمولی، آن‌ها دارای اندوکتانس کم، چگالی جریان بالا، ساختار فشرده و اتلاف حرارت عالی هستند که باعث می‌شود به طور گسترده در زمینه‌های تجهیزات پیشرفته مانند انرژی‌های جدید، الکترونیک قدرت، حمل‌ونقل ریلی، اتوماسیون صنعتی و مراکز داده مورد استفاده قرار گیرند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در سیستم‌های مدرن{0}قدرت بالا، زمانی که تجهیزات به سمت فرکانس‌های بالاتر، یکپارچگی بالاتر و چگالی توان بالاتر تکامل می‌یابند، راه‌حل‌های کابل‌کشی سنتی دیگر برای برآورده کردن الزامات سازگاری الکترومغناطیسی، چیدمان فضایی و مدیریت حرارتی کافی نیستند. سازه های چند لایه، از طریق آرایش موازی هادی های متعدد، به طور موثر اندوکتانس حلقه و امپدانس انگلی را کاهش می دهند، در نتیجه افزایش ولتاژ را کاهش می دهند، ثبات سیستم را بهبود می بخشند و قابلیت اطمینان عملیاتی دستگاه های قدرت مانند IGBT و SiC را افزایش می دهند.

 

از دیدگاه طراحی ساختاری، شینه‌های چند لایه معمولاً از لایه‌های مسی و عایق متناوب استفاده می‌کنند که امکان طراحی‌های سفارشی بر اساس نیازهای تجهیزات مختلف را فراهم می‌کند. مواد رسانا عموماً از مواد کامپوزیت آلومینیومی-مس رسانایی بالا یا مس-آلومینیوم هستند، در حالی که محیط عایق عمدتاً از مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا مانند پلی‌آمید، PET و رزین اپوکسی ساخته می‌شود تا نیازهای عایق و پایداری حرارتی را در شرایط عملیاتی پیچیده برآورده کند. برخی از محصولات همچنین می‌توانند سوراخ‌های نصب، پایانه‌های اتصال و ماژول‌های حسگر را برای دستیابی به مونتاژ مدولار و ادغام سریع یکپارچه کنند.

 

اندوکتانس پایین یکی از مزیت های فنی کلیدی این نوع محصول است. به دلیل فاصله بسیار کم بین هادی های مثبت و منفی، میدان های مغناطیسی می توانند یکدیگر را خنثی کنند، بنابراین اندوکتانس حلقه سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. این امر به‌ویژه برای اینورترهای فرکانس بالا، سیستم‌های درایو موتور و تجهیزات سوئیچینگ با سرعت بالا، به‌طور مؤثری تداخل EMI را سرکوب می‌کند و تلفات سوئیچینگ را کاهش می‌دهد.

 

در سیستم‌های الکترونیک قدرت صنعتی، سازه‌هایی مانند میله اتوبوس چند لایه برای برق DC فشرده IGBT و میله اتوبوس چند لایه برای فاز اینورتر صنعتی پایین{0}}القایی IGBT به طور گسترده در اینورترهای فرکانس بالا{{1} و اتصالات ماژول قدرت استفاده می‌شوند.

 

از نظر ظرفیت حمل جریان، ساختار چند لایه دارای سطح تماس هادی بزرگتر و افت مقاومت کمتری است که امکان انتقال جریان پایدار از صدها تا هزاران آمپر را فراهم می کند. به طور همزمان، ساختار مسطح آن اتلاف یکنواخت گرما را تسهیل می کند و افزایش دمای محلی را کاهش می دهد. در مقایسه با راه‌حل‌های سنتی اتصال کابل، این سیستم راندمان مدیریت حرارتی بالاتر و پایداری عملیاتی طولانی‌مدت قوی‌تر را ارائه می‌دهد، که باعث می‌شود معمولاً در تجهیزات صنعتی با قدرت بالا مانند باسبارهای مبدل فرکانس صنعتی و باسبارهای چند لایه برای اینورترهای ضد انفجار ولتاژ{4} استفاده شود.

 

با توسعه انرژی های جدید و تولید هوشمند، کاربرد سیستم های هادی چند لایه در بخش حمل و نقل نیز در حال گسترش است. به عنوان مثال، باربرهای برقی لکوموتیو حمل‌ونقل و اتوبوس‌های برقی تراموا عمدتاً در حمل‌ونقل ریلی، سیستم‌های کشش الکتریکی و ماژول‌های توزیع نیروی داخل هواپیما استفاده می‌شوند. آنها انتقال جریان بسیار قابل اعتماد را در یک فضای محدود امکان پذیر می کنند و الزامات مقاومت در برابر لرزش، مقاومت در برابر دمای بالا و طول عمر طولانی را برآورده می کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در مراکز داده و تجهیزات ارتباطی، سیستم های قدرت بسیار یکپارچه نیز منجر به پذیرش گسترده فناوری هادی چند لایه شده است. در مقایسه با سازه‌های مهار سیم سنتی، اشغال فضا را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و قوام منبع تغذیه را بهبود می‌بخشد، بنابراین مزایای واضحی در برنامه‌هایی مانند BusBars سرور وب، BusBars اصلی، میله‌های اتوبوس چند لایه برای توزیع برق Rack Mount، و Bus Bars چند لایه برای Backplanes روتر اینترنت ارائه می‌دهد. این نوع ساختار به بهینه‌سازی چیدمان داخلی رک‌های سرور و کاهش اتلاف انرژی در حین کار با فرکانس{2}بالا کمک می‌کند.

 

دستگاه‌های پزشکی و سیستم‌های الکترونیکی دقیق دارای الزامات بسیار بالایی برای پایداری منبع تغذیه و سازگاری الکترومغناطیسی هستند. بنابراین، راه‌حل‌های اتصال چندلایه با صدای کم-با قابلیت اطمینان بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال، میله‌های اتوبوس چند لایه برای دستگاه‌های آزمایش تصویربرداری پزشکی می‌توانند در تصویربرداری پزشکی، آزمایش منبع تغذیه، و تجهیزات تست دقیق-برای بهبود پایداری سیستم و یکپارچگی سیگنال استفاده شوند.

 

در وسایل نقلیه صنعتی و تجهیزات انرژی جدید، میله‌های اتوبوس DC و AC چند لایه برای کامیون‌های لیفتراک در لیفتراک‌های برقی، سیستم‌های مدیریت باتری و واحدهای کنترل درایو استفاده می‌شوند که با بهینه‌سازی مسیرهای فعلی و توزیع گرما، راندمان عملیاتی تجهیزات را بهبود می‌بخشد و نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، استفاده از میله‌های اتوبوس چند لایه برای مونتاژ PDA (یکی از-سیستم روشنایی صحنه) نیز در روشنایی صحنه، کنترل قدرت، و تجهیزات ویژه در حال افزایش است و سازگاری آنها را در سیستم‌های توزیع برق پیچیده نشان می‌دهد.

 

از نظر فرآیندهای تولید، هادی های چندلایه معمولاً به مراحل متعددی نیاز دارند، از جمله برش مواد، عملیات سطح، پرس گرم خلاء، قالب گیری دقیق، و تست ولتاژ مقاومت. برای کاهش مقاومت تماس و بهبود مقاومت در برابر خوردگی، سطح هادی اغلب با آبکاری قلع، آبکاری نقره یا آبکاری نیکل درمان می شود. فرآیندهای تولید مدرن، برای اطمینان از قابلیت اطمینان محصول در درازمدت، نیازمندی‌های زیادی بر روی دقت لایه‌کاری، ضخامت عایق، و پایداری شکل‌دهی حرارتی دارند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در حال حاضر، فناوری صنعت به سمت یکپارچگی بالاتر، هوش بیشتر و سازگاری با محیط زیست بیشتر در حال تکامل است. از یک سو، ساختارهای کامپوزیت مس{1}}آلومینیوم، پوشش‌های نانو-و مواد عایق جدید هدایت و کاهش وزن را بهبود می‌بخشند. از سوی دیگر، نظارت بر دما، هشدار خطا و عملکردهای هوشمند مدیریت حرارتی به تدریج در سیستم ها ادغام می شوند. به طور همزمان، استفاده از فرآیندهای{5} بدون سرب و مواد قابل بازیافت، روند تولید سبز را بیشتر ترویج می‌کند.

 

به طور کلی،شینه های چند لایهبه یک جزء اصلی در سیستم های الکترونیک قدرت مدرن تبدیل شده اند. آنها مزایای قابل توجهی در کاهش اندوکتانس سیستم، افزایش چگالی توان، بهینه سازی چیدمان فضا و افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات دارند. با توسعه مداوم صنایعی مانند انرژی‌های جدید، اینورترهای{2} فرکانس بالا، مراکز داده و حمل و نقل هوشمند، تقاضا برای فناوری‌های اتصال برق با کارایی بالا همچنان رو به رشد خواهد بود و محصولات مرتبط را به سمت راندمان بالاتر، قابلیت اطمینان بالاتر و یکپارچگی بیشتر سوق می‌دهد.