Welche Auswirkungen hat die Verlegung auf die elektromagnetische Verträglichkeit eines IGBT-Systems?

Das Routing spielt eine entscheidende Rolle für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eines IGBT-Systems (Insulated Gate Bipolar Transistor). Als führender Anbieter von IGBT-Kühlkörperführungen haben wir aus erster Hand erlebt, welche erheblichen Auswirkungen eine ordnungsgemäße Leitungsführung auf die Gesamtleistung und EMV dieser Systeme haben kann. In diesem Blogbeitrag werden wir die verschiedenen Auswirkungen des Routings auf die EMV eines IGBT-Systems untersuchen und diskutieren, wie unser Fachwissen im IGBT-Kühlkörper-Routing dazu beitragen kann, die Leistung Ihres Systems zu optimieren.

1. IGBT-Systeme und EMV verstehen

IGBTs werden aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads, ihrer Hochspannungsfähigkeit und ihrer schnellen Schaltgeschwindigkeit häufig in Anwendungen der Leistungselektronik eingesetzt. Diese Eigenschaften machen sie jedoch auch anfällig für elektromagnetische Störungen (EMI), die die Leistung des Systems beeinträchtigen und sogar zu Fehlfunktionen führen können. Unter elektromagnetischer Verträglichkeit versteht man die Fähigkeit eines elektronischen Geräts oder Systems, in seiner elektromagnetischen Umgebung zu funktionieren, ohne andere Geräte zu stören und ohne durch Störungen anderer Geräte beeinträchtigt zu werden.

Zu den Hauptursachen für elektromagnetische Störungen in einem IGBT-System gehören das Hochgeschwindigkeitsschalten der IGBTs, das Spannungs- und Stromspitzen erzeugt, sowie die Magnetfelder, die durch den durch die Leiter fließenden Strom erzeugt werden. Diese Transienten und Magnetfelder können elektromagnetische Energie in die Umgebung abstrahlen und in andere Schaltkreise einkoppeln, was zu EMI-Problemen führt.

2. Auswirkungen des Routings auf die EMV

2.1 Schleifenbereich

Einer der wichtigsten Faktoren bei der EMV-Routenführung ist der Schleifenbereich, der durch die stromführenden Leiter gebildet wird. Nach dem Ampereschen Gesetz entsteht um einen stromdurchflossenen Leiter ein Magnetfeld. Wenn sich der Strom ändert, ändert sich auch das Magnetfeld, was in benachbarten Leitern eine elektromotorische Kraft (EMF) induzieren kann. Je größer die von den stromführenden Leitern gebildete Schleifenfläche ist, desto stärker ist das Magnetfeld und desto wahrscheinlicher ist es, dass es elektromagnetische Störungen verursacht.

In einem IGBT-System ist die von den IGBTs, den Zwischenkreiskondensatoren und der Last gebildete Stromschleife eine Hauptquelle für die Erzeugung von Magnetfeldern. Durch die Minimierung der Schleifenfläche der Stromschleife durch geeignete Verlegung können wir die magnetische Feldstärke und damit die abgestrahlte elektromagnetische Strahlung reduzieren. Beispielsweise können wir die Zwischenkreiskondensatoren so nah wie möglich an den IGBTs platzieren und sie über kurze und breite Leiterbahnen verbinden.

2.2 Spurimpedanz

Auch die Impedanz der Leiterbahnen in einem IGBT-System hat einen erheblichen Einfluss auf die EMV. Wenn die Impedanz der Leiterbahnen nicht richtig angepasst ist, können an den Schnittstellen zwischen verschiedenen Abschnitten der Leiterbahnen Reflexionen auftreten. Diese Reflexionen können Spannungs- und Stromschwankungen verursachen, die zusätzliche elektromagnetische Störungen erzeugen können.

Eine ordnungsgemäße Verlegung kann dabei helfen, die Leiterbahnimpedanz zu kontrollieren. Beispielsweise können wir Leiterbahnen mit kontrollierter Impedanz wie Mikrostreifen- oder Streifenleitungen verwenden, um sicherzustellen, dass die Impedanz der Leiterbahnen im gesamten System konsistent ist. Wir können auch Abschlusswiderstände an den Enden der Leiterbahnen verwenden, um die Impedanz anzupassen und Reflexionen zu reduzieren.

2.3 Erdung

Die Erdung ist ein weiterer kritischer Aspekt der EMV-Routing in einem IGBT-System. Ein gutes Erdungssystem bietet einen Pfad mit niedriger Impedanz für den Rückstrom und trägt dazu bei, die Potenzialdifferenz zwischen verschiedenen Teilen des Systems zu verringern. Eine unsachgemäße Erdung kann zu Erdschleifen führen, die EMI-Probleme verursachen können.

Abhängig vom Frequenzbereich des Systems sollten wir eine Einpunkt-Erdungsstrategie oder eine Mehrpunkt-Erdungsstrategie verwenden. Bei Niederfrequenzsystemen wird normalerweise eine Einzelpunkterdung bevorzugt, während bei Hochfrequenzsystemen eine Mehrpunkterdung effektiver sein kann. Darüber hinaus sollten wir sicherstellen, dass die Erdungsleiter breit und kurz sind, um die Erdimpedanz zu minimieren.

2.4 Übersprechen

Übersprechen tritt auf, wenn das elektromagnetische Feld einer Leiterbahn in eine andere nahegelegene Leiterbahn einkoppelt. In einem IGBT-System kann Übersprechen zu Störungen zwischen verschiedenen Schaltkreisen führen, beispielsweise dem Steuerschaltkreis und dem Leistungsschaltkreis.

Eine ordnungsgemäße Leitungsführung kann dazu beitragen, Übersprechen zu reduzieren. Wir können den Abstand zwischen den Leiterbahnen vergrößern, um die Kopplung zwischen ihnen zu verringern. Wir können auch Abschirmtechniken verwenden, wie zum Beispiel die Platzierung einer Masseplatte zwischen den Leiterbahnen, um das elektromagnetische Feld zu blockieren.

3. Unsere Lösungen als IGBT-Kühlkörper-Routing-Anbieter

Als erfahrener Anbieter von IGBT-Kühlkörperführungen bieten wir eine Reihe von Lösungen zur Optimierung der EMV Ihres IGBT-Systems.

3.1 Angepasstes Routing-Design

Wir verstehen, dass jedes IGBT-System seine einzigartigen Anforderungen hat. Unser Expertenteam kann eng mit Ihnen zusammenarbeiten, um eine maßgeschneiderte Routing-Lösung basierend auf Ihrer spezifischen Anwendung zu entwickeln. Wir berücksichtigen Faktoren wie Schleifenfläche, Leiterbahnimpedanz, Erdung und Übersprechen, um sicherzustellen, dass das Routing-Design den höchsten EMV-Standards entspricht.

3.2 Hochwertige Kühlkörper

Neben der Leitungsführung ist auch die Wärmeableitung ein wichtiger Faktor für die Leistung eines IGBT-Systems. Wir bieten eine Vielzahl hochwertiger Kühlkörper an, wie zExtrusionskühlkörper 6063 für thermoelektrischen Kühler,Kühlkörper für thermoelektrische Kühlung, Heizkörper, Thermodynamik, UndAluminium-Pin-Fin-LED-Kühlkörper. Diese Kühlkörper sind so konzipiert, dass sie die von den IGBTs erzeugte Wärme effizient ableiten, was zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Leistung des Systems beitragen kann.

3.3 EMV-Prüfung und -Verifizierung

Wir verfügen über eine hochmoderne EMV-Testeinrichtung, in der wir die EMV-Leistung Ihres IGBT-Systems testen und verifizieren können. Unsere Prüfdienstleistungen umfassen Strahlungsemissionsprüfungen, durchgeführte Emissionsprüfungen und Immunitätsprüfungen. Durch die Durchführung dieser Tests können wir potenzielle EMV-Probleme identifizieren und notwendige Anpassungen am Routing-Design vornehmen, um sicherzustellen, dass das System die relevanten EMV-Standards erfüllt.

4. Fazit

Das Routing hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die elektromagnetische Verträglichkeit eines IGBT-Systems. Durch die sorgfältige Berücksichtigung von Faktoren wie Schleifenfläche, Leiterbahnimpedanz, Erdung und Übersprechen im Routing-Design können wir die EMI-Probleme deutlich reduzieren und die Gesamtleistung des Systems verbessern.

Als Anbieter von IGBT-Kühlkörper-Routing sind wir bestrebt, unseren Kunden hochwertige Routing-Lösungen und Kühlkörper zur Optimierung der EMV und Leistung ihrer IGBT-Systeme anzubieten. Wenn Sie an unseren Produkten und Dienstleistungen interessiert sind, empfehlen wir Ihnen, uns für weitere Gespräche und Beschaffungsverhandlungen zu kontaktieren. Wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Ihnen die besten Ergebnisse für Ihr IGBT-System zu erzielen.

Referenzen

• Paul, Clayton R. „Einführung in die elektromagnetische Verträglichkeit.“ Wiley, 2006.
• Ott, Henry W. „Elektromagnetische Kompatibilitätstechnik.“ Wiley, 2009.
• Mohan, Ned, Tore M. Undeland und William P. Robbins. „Leistungselektronik: Wandler, Anwendungen und Design.“ Wiley, 2012.