インバータ・電力変換バスバー

新しい電力アーキテクチャ――EV、民生機器、再生可能エネルギー――はAC-DC、DC-DCコンバータ、DC-ACインバータの使用を拡大し続けています。設計はスイッチング周波数を高めてサイズを縮小し基板スペースを節約しようとし、熱管理がますます課題になる一方、コンバータの配置スペースはしばしば極めて限られます。いずれのインバータの転流ループでも、浮遊インダクタンス1ナノヘンリーがスイッチオフ時に電圧過渡 V = L × di/dt として現れます。その過渡がパワー部品定格、スイッチング周波数、損失を支配し、だからこそDCリンクはバスバーを中心に設計されます。

積層バスバーはまさにこのために作られます。導体のインダクタンスはその形状と対向電流経路の近接に依存し、最も低インダクタンスな幾何は並行平面――積層バスバーの構造――によって与えられます。インダクタンスを最小化するため、対向導体は極めて近づけられ、参照設計は対向層間の誘電体間隔を100 µm未満に保ちます。バスバーはDCリンクバッファコンデンサからIGBT/MOSFETモジュールへ、定義された低インダクタンス経路で電流を配り、コンデンサをデバイス端子に可能な限り近くはんだ付けまたはボルト締めすると、さもなければ転流ループを伸ばしたであろう長い個別リードが排除されます。

部分放電は第二の管理軸であり、母線電圧が上昇するにつれ特に重要です。絶縁-導体界面と絶縁-絶縁界面の閉じ込められた気泡がPDを開始します。製造検証はそれを業界参照レベル10 pC未満に保ち、運転電圧を上回る試験電圧でも維持します。当社は低インダクタンスバスバー設計とバスバーの部分放電の技術ノートで両管理軸を解説します。

電流がPCBとフル積層バーの中間――概ね100〜500 A――に位置する箇所では、参照設計は厚銅ハイブリッド構造（400〜800 µm銅）を使い、PCBのように波はんだ可能でありながらバスバー級の電流を運びます。当社はこれらのDCリンクをC11000銅1〜6層以上の組立品として、すずめっき・端面シールで、パワーエレクトロニクス用バスバー群の一部として製作します。同じ低インダクタンス・PD管理の幾何は、プラットフォームが航空または防衛環境に移る際航空宇宙コンバータDCリンクにも及びます。各DCリンクはロットごとのhi-pot、PD、寸法試験記録を添えて出荷されます。モジュールデータシートとコンデンサ配置をお送りください――1営業日以内にDFMレビュー。