适用于下一代大功率应用的可靠直流母线系统

时间： 2022-07-28 来源：Rogers

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目前，对高功率密度、高可靠性和低电感的要求不仅对母排至关重要，也对完整的逆变器设计十分重要。在大功率应用场合，例如牵引、光伏和风电逆变器以及电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）的动力系统及能量传输过程中，必须把集中损耗和杂散损耗降到最低。

这些逆变系统的持续挑战之一便是开发集成了分立元器件的直流母线系统和叠层，要求鲁棒性足够好以承受高电压和大电流，同时要求低电感以降低变流器的开关损耗。

解决问题的关键在于新的叠层母排设计方法--将叠层母排和典型薄膜电容器集成为一个部件叠层。通过这种方法，可有效降低等效串联电感（ESL）、使结构紧凑、并提高功率密度。本文ROGERS介绍三个方面可应对该挑战，包括将电容器组装到母排的方法、材料选择及等效串联电感等方面。

1. 不止是母排

进行这些电容器母排组装的关键是将电容器组装到母排的方法。构成组件的各个元器件的材料展现出叠层复杂的热膨胀系数。此外，母排和电容器之间的界面会受到振动和温度变化（来自环境温度和电流引起的发热）所产生的应力。

电容器的欧姆电阻较低，传热特性良好，为母排组件提供了一个稳定的热界面。电容器通过罗杰斯母排结构上的“连接岛”（早期取得专利的特定焊接技术）连接到叠层母排组件上。这种互连方法为低等效电感的集成组装提供了较低的电阻和电感。集成的母排-电容器组件可切换的电压为300-1500V，电流高达1000A，电容容值范围10-2000μF，公差保持在±5%(J)。增强型组件在最大电压工况下使用时，工作温度范围为-40至+105℃。沿母排所有连接点的过多接触电阻产生的热电偶接合，在大功率场合将危及可靠性，因此将母排和电容器集成在一起的连接方法在大功率场合维持低电阻至关重要。

2. 材料选择

材料的选择对确定电容器+母排组件的最终大功率性能同样至关重要。比如，就叠层母排来说，导电材料的选择以及截面积尺寸将决定母排的载流量。叠层母排通常采用铜或铝，可能会镀有其他金属，如银、锡或镍等，以避免氧化效应。诸如导电材料、绝缘材料等母排材料的选择，也将限制母排连接电路的生产工艺温度。例如，免焊连接法需要较高的加工温度，并且要求母排材料能在制造过程中承受这样的温度。分隔母排导电介质的绝缘材料应随温度呈现稳定的介质系数，以尽量减少电容和电压变化。

3. 不止是等效串联电感

将分立的电容器并联，可显著减小等效串联电感，同时实现电容器/母排集成部件期望的容值和等效串联电阻值，但和母排自身一样，考虑到大功率场合的潜在热效应，选择材料时必须小心谨慎。目标之一是在与母排的集成和组合中获得较低的电感，并且采用聚酯和聚丙烯介电材料的电容器可以实现较低的等效串联电阻和等效串联电感。

例如，在电动汽车和混合动力汽车动力传动系统应用中，电容器采用锌合金金属化的聚丙烯薄膜材料，确保即使在车载电子应用中出现严酷的温度条件时，其性能保持始终如一。

随着紧凑型逆变器设计开始利用新的WBG半导体，如碳化硅等，工作温度范围已增至125℃以上。叠层母排及电容器所用的材料需要经受住这些要求。新型创新装配工艺将温度高达150℃的介电薄膜和高温薄膜用于电容器，其特性可匹敌聚丙烯薄膜，但前者能量密度高得多。

电容器中使用的材料具有卓越的热特性，其焊接至母排时，形成一个导电金属和介电材料的多层结构，从而提供一条近乎持续的热途径，这对大功率应用中避免出现热点十分重要。在电容器和母排的材料选择上，这种组合提供了一种集成了电容器的母排，并被应用在许多高电压和大电流中的场合中，如电动汽车、混合动力汽车等以及光伏和风电逆变器。

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Littelfuse（力特）工业电路保护产品选型指南

描述- Littelfuse is a diversified industrial technology manufacturing company empowering a sustainable, connected, and safer world. Across more than 20 countries, and with approximately 17,000 global associates, Littelfuse partners with customers to design and deliver innovative, reliable solutions.

型号- LPSC0003Z,1PH15P25MM,KLC150,L50QS225,FLNR060.TXID,L25S300.V,PSR031FL0450,PSR031DL0400Z,KLNR090.V,450E2CL5.5,PSR073FL0350Z,PSR072DL0315X,FLSR150.X,PSR030DL0100,KXT2CUAL1,BLS SERIES,L15S003.T,LFR600601CID,CCMR020.TXP,LPSC0002Z,PSR033DL2250,PSR072DL,400E3C8.25,PSR031FS0450Z,03420028X,FLNR030.T,LFH600302PID,0LS31243Z,JTD,5E4PT.6,10E1CL15.5,LPSC0001Z,PSR032DS1100X,LDM3TLU01,354 002GY,342058A,LM3200 SERIES,LDM3TLU11,L50S150,CCMR02.5TXP,LCC SERIES,125E2CL15.5,LVSP10-R,PSX3XLFL0900X,0LS33203Z,FLSR125.XXID,8NLE50E,LFXV150601C,PSR032DS0550,LRU 663,PSR031FS0350,3PH9P18MM,L50QS250,KLSR SERIES,FLNR_ID SERIES,PSR031UL0630Z,0LS51291Z,FLSR030.T,LFCL0010ZC3,FLSR150.XXID,XPS2T20R1KGN2F3-AZ,FLNR035.TXID,PSX3XLDB1400X,0KLC005.T,PSR073FS0350Z,LRU 226 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SERIES,23012R1C5.5,PSR073FL0450,L50QS500.X,CY14X51M32,IDSR001,LRU 213 R,CY10X38,80E1CL8.25,CY14X51M40,PSR030FL0630,FRCK-MD,0218005.VXP,LFH256001C,MEG250,PSR070DL0160Z,LPFP,125E2C8.25,PSX3XLFL0450,PSR032UL0500,03420022X,PSR071DL0280,PSR071FS0630,PSR031UL0630,LFJ601001,PSR031DS0350Z,LFJ601003,CY14X51M50,LVSP0100VXL,PSR071UL0160,PSX1XLUB0630,SPF,LFR250602C,LVSP100-L,FLNR450,PSR033DS0630X,LFR250603C,PSX3XLFL1000X,IDSR060,IDSR02.5,48026R2C5.5,IDSR02.8,CCMR015.TXP,0FHA0001,0LD55521Z,CCMR2.25HXP,0FHA0002,PSR071DL0250,LFPSJ303.Z,PSR033UL1600,PSR033DL0500X,PSR072FL0630,LPHV,PSR031DL0350Z,IDSR050,057200CCL,JLLN035L,PSR030DS0100Z,PSR033DL1800,0TLS006.T,L50QS200,IDSR500.X,FLNR400.X,PSR032DL0630,LVSP0040TX2,LRU 616,PSR071DL0280Z,FLSR007ID,LPSM0004ZQCID,215,216,L70S600,217,218,IDSR040,PSR072UL0900X,PSR032UL0550,IDSR045,FLSR060ID,02291.25VXP,PSR073UL1100,LFT30100FBC,PSR031FS0800Z,1LFS SERIES,PSR070UL0280,LFR250601C,TLS100MB,572RCC,LRU 626,L15S350.T,IDSR035,224,225,PSR033DS0500X,60032R2C5.5,L60030MPCB,229,IDSR030,PSR073FL0400,150E2C2.75,L60S040.T,80E1CL5.5,PSR071DL0200,PSR032FS1500,PSR033DL0630X,FLSR04.5ID,PSR031US0800Z,LVSP0060T,LFR25,LFPSJ302.ZXID,PSR072UL1000X,PSR030DL0100Z,L60S300,230,IDSR1.25T,235,CYHP0001Z-KIT,239,L70QS SERIES,LS6R0400,FLSR1.12ID,PSR032UL0450,65036R3C5.5,PSR070FS0125Z,ESR1XLDB,LS602501VS00L,55030R3C5.5,5NLE25E,39018R2C5.5X,CLASS R,LS6R0250CBS00L,0KLC250.X,IDSR.500T,PSR030DL0550Z,FLSR.800TXID,PSR070UL0315Z,354 905GY,FLSR1.25ID,116895E,TLS030LSA,PSR070FL0125Z,LDSCA11,251,PSR070UL0250,IDSR090.V,0LS21213Z,LFJ60400-3,PSX1XLUB0100X,LLSRK060,L25S045.T,M5-BROWN,FLNR100ID,25S,FLSR.300TXID,0LS21212Z,PSR072FS0500,LT60400FBC,FDR001PG,KLDR.250,PSR071UL,0LD57073Z,LFR60,IDSR006.T,65E1CL5.5,PSR073UL1250X,LEX-DYC,PSR031FS0500Z,FLSR2.25,273,PSR030UL0063,FLNR025.T,PSR070FL0050,L60030M1SQDINR,PSR033US0550X,40E1C25.8,PSR072DL0800X,345 SERIES,05710007L,0TLS125.TXLR,L60S350,FLSR100ID,LS604002ES00L,PSR031DS0700Z,IDSR03.5T,MEG225,PSR070FL0063,LFJ60030-3,FLNR500,FLSR012.TXID,PSR033DS1600,PSR030US0200Z,LEB-AYC-S,PSR030UL0040,PSR033UL0550X,L25S700.V,PSR072FS0550,L60S010.T,05720028L,PSR031UL0700,40E1C8.25,PSR030FL0550,LPS2,FLSR.500ID,LPS1,LPS6,PSR033DL0450,LPSM0003ZXID,LPS4,LPS3,PSR030FS0160Z,PSR030UL0200Z,LFT60200,PSR030UL0050,ESR1XLDB0125X,PSR031DL0700Z,05720027L,MEG200,PSR070UL0200,LPSC,BLF SERIES,FLSR090ID,LPSM,LFJ600601,LPSM001,LFJ600603,KLC,LFJ600602,PSR033UL1800X,LPSM004,300E3CL15.5,LPSM002,200E1C2.75,298900,LPSM003,KLK,PSX3XLDB0500X,FLNR175ID,PSR032DL1100,0LD39552Z,KLQ,LFG600203,0LD35551Z,LFG600201,LEB-AB-S,LFG600202,354 611GY,550E3C5.5,PSR030DL0063,3PH57P25MM,80E2C38.0,LEB-AB-K,0313005.VXP,LFJ104001C,LFT60060FBC,PSR030DL0080,LSCR1XX,PSX1XLFL0160,0LD39553Z,LFCL0006ZC3,L25S600,40E1C38.0,PSR030FL0160Z,LFPXV

122023 - LITTELFUSE - 选型指南 - Rev: 5-D-122023 代理服务技术支持现货查询批量订货

Rely On Rogers | 罗杰斯为提高光伏逆变器效率和可靠性提供陶瓷基板和母线排

太阳能逆变器或称光伏（PV）变流器，可将光伏太阳能电池板的直流（DC）输出转换为交流电（AC），以便馈入商业电网或供本地离网电网使用。逆变器是太阳能系统的关键元件，而且随着新半导体技术加快切换频率、提高功率密度，逆变器设计师需要不断创新，降低成本，同时还要保证太阳能系统的关键特征。罗杰斯的电力电子材料解决方案，在提高太阳能逆变器的效率、性能和可靠性方面有着出色的表现。

2024-11-23 - 应用方案代理服务技术支持现货查询批量订货

【应用】国产漏电流传感器用于家庭储能，采用闭环补偿电流传感器，输入电流300mA

本文介绍福建创四方的CS01-0.3A/1.2V-P的应用，在家庭储能系统中太阳能光伏板发的电能经过功率变换一部分会转换为交流电给负载使用，另一部分会存入电池里面。漏电流检测传感器在这里实时检测直流母线的情况。

2023-01-04 - 应用方案代理服务技术支持现货查询批量订货

蓉矽1200V 75/40mΩ工规级SiC MOS，采用多晶硅网络优化技术，充分降低栅极内阻

逆变器是光伏发电系统的核心，通过有规律地高频开关，将直流电转换为交流电，以满足长距离输送和大规模电力需求。当前市场上主流的逆变器拓扑结构通常由两级电路组成：前级电路和后级电路。其中，前级电路采用带MPPT(MaximumPower Point Tracking)功能的DC/DC电源，负责最大功率跟踪控制、产生高压直流母线电压；后级DC/AC逆变桥式电路则负责产生交流电。

2024-06-07 - 产品代理服务技术支持现货查询批量订货

Littelfuse（力特）应用于太阳能领域的电路保护产品选型指南

目录- 1500 V RATED PRODUCTS 1000 V RATED PRODUCTS 600 V RATED PRODUCTS 100 V OR LESS RATED PRODUCTS OVERVOLTAGE & SWITCHING ELECTRONIC PRODUCTS PROTECTION RELAY PRODUCTS SURGE PROTECTIVE DEVICE PRODUCTS SWITCH PRODUCTS

型号- LPSC0003Z,LPSC0003ZXID,SE-601 SERIES,SPXV006,LFNH156301CST,EFCT SERIES,LDMAU11,LS60400,LS6R0400,LPSC002ID,EL731-04-X0,LREL21W,KLKD005,SPXI-M SERIES,EL731-10-X0,LS602501VS00L,SPXV060.T,1PH57P18MM,LPSC0002Z,SPXI,LS7R0250,LS6R0250CBS00L,3PH12P18MM,KLKD XXX H XR,MG1275S-BA1MM,MG12300D-BN3MM,PGA-0500,SPXV,AC700-CUA,EL731-11-X0,SPNH SERIES,SPD2 PV,LPSC0001Z,SPD2 PV VVV M,SPXI-BM,LS6R04004DD00L,LDSSI11,LS7R05002PS00L,SPXV006.T,LFJ104501STST,LDSSA11,SPXV XXX T –,LS7R03202PS00L,LPSC003ID,KLKD,SPXV020,BB20,LFXV150601C,1PH12P18MM,M G XX XX S-B XX XX,3PH6P18MM,0SPF XXXX H XR,L1J104001C,LPSM0002ZXID,3PH9P18MM,LPHV0004Z,SPD2-PV15-3P0-R,SPXI-B,EL731-22-X0,PGA-0520,3PH57P18MM,BB19,BB17,BB18,SPXV032-M,SPXI-M,MG1250S-BA1MM,AC700-CVR-00,LS6R,LPSC0002ZXID,LFJ104001STST,SPFJ200.XXL,LPHV0003Z,LFJ102001STST,1PH3P18MM,LFJ104501CST,SPD2-PV750-M,KLKD.125T,LFNH,SPD2-PV11-3P0,LDMEL11,SPD2 PV VV XPZ R,SPXV032.TXM,MSSPNH1500X,EL731-14-X0,LS7 SERIES,LPHV0002Z,EL731 SERIES,LS604002ES00L,LS7R0320,3PH15P18MM,LFJ1000 SERIES,SPFI XXX T,EL731-03-X0,SPXV SERIES,EL731-20-X0,SPXV020.L,1PH4P18MM,MG12300WB-BN2MM,SPD2-PV15-3P0,LS6R SERIES,SPXV060,LFXV15060FBC,400PV,MG06600WB-BN4MM,LPHV0001Z,SPNH200.X,SFJ070,LS602502LS00L,EL731-21-X0,SPFJ SERIES,LFJ102001CST,KLKD015R,LPSC001ID,LPSC0004Z,MG06400D-BN4MM,LS604001MS00L,LPSM0003ZXID,LFPXV0001Z,LDRCU13W,SPNH200,LX2XXX-DIN,SPNH,EFCT,LPSC,MG06100S-BN4MM,SPXI SERIES,LFJ102001C,LPNH154001CST,LS604001VS00L,AC700-CUA SERIES,LPSM,SE 601-0U,SE-GRM SERIES,SPNH050,LPSM001,LFJ104001CST,EL731-13-X0,LPSM003ID,LPSM004,LPSM002,LPSM003,125003,SPXI-B SERIES,LFNH15400FBC,SPD2-PV11-3P0-R,LPSM0002Z,SPFJ XXX X -,AC700-SMK,LS7R04002PS00L,1PH9P18MM,LFXV15060-BC,EL731,LS60250,LS602501MS00L,SPXI-BM SERIES,LFXV15 SERIES,SPJ200,LDRCU11W,LPSM0001Z,LDRCU23W,SPNH050.X,EL731-24-X0,LS7R0400,LS604002LS00L,MG12225WB-BN2MM,LPSC0001ZXID,SPD2 PV SERIES,400PV SERIES,SE-601,SE-GRM,LPSM004ID,CYHP002,LDREL11W,CYHP003,LFPXV001,SPNH XXX .X X DL,CYHP001,LPSC002,LPSC003,LPSC001,EDCP42,LPSM0004ZXID,LFNH15630FBC,LFNH15200FBC,LD5LAU01,EL731-02-X0,MG06150S-BN4MM,SPNH400,LDRCU21W,1PH15P18MM,LPSC004,LS6R02504DS00L,LS7R0500,CTPT5,LS6R0400CBD00L,MG12200D-BA1MM,LS6R0250,LFNH154001CST,LDRSF11,LDRSF12,EDCP7,SPF,KLKD005.H,LDREL21W,MG06300D-BN4MM,KLKD015.TXR,LS6,MG12450WB-BN2MM,EL731-23-X0,EL731-00-X0,LS7,LDRTL11W,LPSC004ID,LFJ1000,LPHV004,LPHV003,LPSM001ID,LPHV002,LS7R02502PS00L,PMA-60,LDRSF22,LDRSF21,LDRSF23,LPHV001,MG12150S-BN2MM,LFXV15,LPHV,LDRTL22W,LFPXV,SPFI,SPFJ,MG12300D-BA1MM,LPSM0004Z,SPF SERIES,LFNH152001CST,LDSLI21,SPFI SERIES,1PH6P18MM,LDSLA21,LPSM002ID,KLKD SERIES,KLKD.125,EL731-12-X0,LS6 SERIES,LX2XXX-DIN SERIES,LFNH SERIES,MG12400D-BN2MM,LPSM0003Z,SE-601-0T,LPSC0004ZXID,SPXI XXX T XB,SPFJ070.X,SPD2-PV550-M,LS602502ES00L,PMA-55,LFJ104501C,SPNH400.XXDLMS,LPSM0001ZXID,EL731-01-X0,MG12100S-BN2MM,SE-601-0D

2023/3/14 - LITTELFUSE - 选型指南 - Rev: 9-E-031323 代理服务技术支持现货查询批量订货

【应用】直流母线电容应用于电动汽车中，可保护电动汽车子系统免受电压尖峰、浪涌和电磁干扰

直流母线电容常用于电源转换器。电源转换器的输入源和输出负载具有不同的瞬时功率、电压和频率，直流母线电容从中起到一个缓冲作用。在电动汽车（EV）应用中，直流母线电容有助于抵消逆变器、电机控制器和电池系统中电感的影响。

2022-08-03 - 应用方案代理服务技术支持现货查询批量订货

【应用】Amphenol-GIS可提供一站式的电动汽车母线互连解决方案，适用于各类电动交通系统

Amphenol-GIS的电源互连解决方案组为汽车电源系统提供了一个完整的母线和电源互连产品组合，包括配电和电源转换的应用。一直以来，Amphenol便致力于制造与工程的全球化，使其客户能够体验到本地供应商的服务，同时也展现出了Amphenol优越的供应链灵活性和安全性。

2022-11-24 - 应用方案代理服务技术支持现货查询批量订货

Data Center Infrastructure Solutions

型号- DPH-150K,DPS SERIES,DPS-1000K,MX SERIES,DPS-300K,HCH1850,STS16002SR,HC5990,BR SERIES,EMS1200,DPH-300K,DPM SERIES,DPH SERIES,D30,DPS-800K,CW 70 KW,VX SERIES,CW 95 KW,DPS-400K,DPH-75K,R30,HCH1CB0,RWC050,CW 29 KW,DPH,DPS-1200K,DPM,HPH,SR7004,SR7003,SR7002,STS30002SR,SR7001,DPS,EMS100,RT SERIES,DPS-500K,HCH1870,EMS1100,R45,DPH-500K,NT SERIES,CW 43 KW,DPH-120K,D50,N SERIES,DPS-600K,SR8003,SR8002,SR8001,HCH1CD0,R SERIES,DPH-600K,EMS2000,DPH-80K,SR9001,SR9002,SR9003,RWC030,SR9004,DPH-200K,HPH SERIES,SR9005,SR9006,SR9007

2023/1/19 - 台达 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持现货查询批量订货

【应用】低成本光伏系统方案：SI8921容耦隔离电流传感器、SI8931容耦隔离电压传感器

一个典型的光伏逆变器系统需要使用电压传感器来检测光伏电池阵列电压、电流传感器测量组串电流、电压传感器测量直流母线电压、电流传感器测量并网电流。针对以上应用，本文重点推荐Silicon Labs（芯科）推出的高性价比容耦隔离电流传感器SI8921和容耦隔离电压传感器SI8931，不仅可完美与当前主流应用光耦pin-pin替代，同时成本低廉。