One27 Bild Teaser 4000x1400px
Prevodník výkonu v kontexte technologických zmien

Prevodník výkonu v kontexte technologických zmien

Menší. Silnejší. Inteligentnejší

Nové polovodičové materiály, modulárne konštrukčné koncepty a integrácia dodatočných funkcií poháňajú ďalšiu etapu vývoja výkonových meničov.

Meniče výkonu prechádzajú zásadnou zmenou: nové materiály umožňujú vyššie spínacie frekvencie a kompaktnejšiu konštrukciu. Tieto technologické pokroky poháňajú najmä meniče výkonu (meniče AC/DC a DC/DC) – kľúčové komponenty moderných aplikácií, ako sú elektromobilita a systémy obnoviteľnej energie. V rámci tohto vývoja nadobúdajú na význame aj inovatívne spojovacie technológie, ktoré umožňujú vyššiu účinnosť, miniaturizáciu a funkčnosť.

V nasledujúcom texte sa zameriame na kľúčové technologické vývojové trendy v oblasti výkonových meničov a ukážeme, ako tieto trendy trvalo ovplyvnia budúcnosť výkonovej elektroniky.


Webseiten Menu Bilder M P A Produktfinder
Máte už konkrétnu predstavu o požadovanom konektore?

Tu nájdete vyhľadávač produktov »

Technologické inovácie charakterizujú moderné meniče výkonu

Meniče výkonu v centre pozornosti moderného zásobovania energiou

Obr. 1: Konfigurácia PCI na základe konfigurácie (x8) lane
Napäťové meniče tvoria vďaka regulácii napäťových úrovní a minimalizácii energetických strát srdce moderných systémov napájania. Príležitosti na rast na trhu s napäťovými meničmi vyplývajú z rozmachu elektromobility, cez pokroky v priemyselnej automatizácii až po rozširovanie systémov obnoviteľných zdrojov energie. Súčasný technologický vývoj v oblasti výkonových meničov sa zameriava na splnenie rastúcich požiadaviek na účinnosť, miniaturizáciu a funkčnosť.

Nové technológie polovodičov umožňujú vyššie spínacie frekvencie a kompaktnejšie konštrukcie

Využitie nových polovodičových technológií, ako je karbid kremíka (SiC) a nitrid galia (GaN), umožňuje podstatne vyššie spínacie frekvencie, čo vedie k kompaktnejším a efektívnejším konštrukciám so skrátenou dobou odozvy a vyššou presnosťou regulácie. Polovodiče s širokou šírkou zakázaného pásma (WBG), napríklad SiC a GaN, majú lepšie elektrické vlastnosti, pokiaľ ide o rýchlosť spínania, napäťovú odolnosť, ako aj straty, a tým umožňujú efektívnejšiu prevádzku pri vyšších teplotách. Zvýšením spínacej frekvencie je možné znížiť hmotnosť a veľkosť pasívnych komponentov, ako sú kondenzátory, a realizovať kompaktnejšie konštrukcie. 

Miniaturizácia a zvyšovanie efektívnosti

Nové topológie obvodov a pokroky vo výrobnej technológii vedú k stále menším výkonovým meničom a kladú vysoké nároky na riadenie tepelného režimu a elektrické usporiadanie, keďže hustá konštrukcia a kratšie elektrické vodiče majú zároveň viesť k nižším stratám. Použitie optimalizovaných chladičov a izolovaných kovových substrátov (IMS) zvyšuje spoľahlivosť výkonových meničov a zlepšuje odvod tepla. Pokrokové funkcie riadenia energie umožňujú dynamické prispôsobenie spotreby energie podľa požiadaviek zaťaženia. 

Modularizácia a štandardizácia zostáv

Súčasne naberá na význame modularizácia. Vďaka štandardizovaným komponentom a modulárnym systémom je možné moduly flexibilne konfigurovať, škálovať a ľahšie udržiavať, čo skracuje dobu vývoja a znižuje náklady.

Inteligentné systémy s rozšírenými funkciami

Tento pokrok dopĺňajú čoraz inteligentnejšie systémy s rozšírenými diagnostickými a monitorovacími funkciami, digitálne riadiace technológie, ako aj integrácia rozšírených bezpečnostných a ochranných funkcií. Diagnostické a monitorovacie funkcie umožňujú preventívnu údržbu, zabezpečujú lepšiu detekciu chýb a vďaka digitálnym riadiacim technológiám je možné výkon meničov optimalizovať prostredníctvom softvérových aktualizácií. Ochranné funkcie proti nadprúdu, prehriatiu a prepätiu zabezpečujú zvýšenú spoľahlivosť a predĺženú životnosť výkonových meničov. 

Problémy v dodávateľskom reťazci a nedostatok komponentov

Napriek technologickému pokroku čelia výrobcovia výkonových meničov pretrvávajúcim výzvam v globálnom dodávateľskom reťazci. Nedostatok dôležitých komponentov – najmä výkonových polovodičov, pasívnych komponentov a riadiacich integrovaných obvodov – vedie k oneskoreniam a rastúcim nákladom. Obzvlášť postihnuté sú moderné polovodiče s širokou šírkou zakázaného pásma, ako sú SiC a GaN, ktorých vysoký dopyt a zložitá výroba obmedzujú dostupnosť. S cieľom zabezpečiť dodávky sa mnohé spoločnosti spoliehajú na stratégie, ako je diverzifikácia dodávateľov, regionálna výroba a dlhodobé partnerstvá.

Požiadavky na spojovacie techniky budúcnosti  

Opísané technologické vývojové trendy v oblasti výkonových meničov majú priamy vplyv na požiadavky kladené na spojovaciu techniku. Rastúce požiadavky na miniaturizáciu, účinnosť a funkčnosť menia nielen rozloženie dosiek s plošnými spojmi, ale aj požiadavky na konektory a pripojovacie komponenty. Kľúčovou vlastnosťou moderných meničov výkonu, ako aj moderných konektorov, je univerzálnosť a tým aj schopnosť prispôsobiť sa rôznym požiadavkám rôznych odvetví.

Menej miesta, viac funkcií – dopyt po miniaturizovaných konektoroch

Trend smerom k miniaturizácii núti vývojárov šetriť každý milimeter aj v oblasti spojovacej techniky. Práve na vysoko integrovaných doskách s plošnými spojmi je k dispozícii len obmedzená plocha pre konektory. Preto sú potrebné kompaktné, ale zároveň výkonné konektorové systémy, ktoré napriek malým rozmerom dokážu prenášať vysoké prúdy a napätia – a zároveň zabezpečujú spoľahlivé elektrické spojenie.

Vyššie zaťaženie si vyžaduje odolnejšie riešenia

Rastúce elektrické požiadavky – napríklad v dôsledku vyšších spínacích frekvencií alebo prevádzkových teplôt – zvyšujú aj mechanické a tepelné zaťaženie konektorov. V dôsledku toho rastie dopyt po robustných, odolných voči vibráciám a teplotne stabilných riešeniach pre spojenie, ktoré spoľahlivo fungujú aj v náročných prevádzkových podmienkach. Mechanické kódovanie, poistky a optimalizovaná geometria kontaktov prispievajú k predchádzaniu nesprávnemu zapojeniu a problémom s kontaktmi.

Efektívny dizajn vďaka modulárnym spojovacím riešeniam

Modulárne konštrukcie nadobúdajú v oblasti výkonovej elektroniky čoraz väčší význam, pretože umožňujú flexibilitu, škálovateľnosť a rýchle prispôsobenie. Pre spojovaciu techniku to znamená, že systémy konektorov musia byť nielen spoľahlivé a výkonné, ale aj variabilne škálovateľné, individuálne prispôsobiteľné a ľahko servisovateľné. Tieto požiadavky je možné splniť vďaka širokému výberu počtu pólov a konštrukčných foriem, možnosti špeciálnych konfigurácií a robustným mechanizmom pri spájkovaní a zapájaní. Modulárne konektorové systémy tak rozhodujúcim spôsobom prispievajú k predĺženiu životnosti systémov a zníženiu celkových prevádzkových nákladov.

Problémy v dodávateľskom reťazci a nedostatok komponentov

Celosvetový nedostatok komponentov zanecháva výrazné stopy aj v oblasti spojovacej techniky. Drahé kovy, špeciálne kontaktné materiály a tepelne odolné plasty sú nielen ťažšie dostupné, ale aj výrazne drahšie. Dôsledkom sú predĺžené dodacie lehoty a vyššie náklady na materiál, ako aj zvýšené náklady na energiu vo výrobnom procese. S cieľom zabezpečiť spoľahlivosť dodávok nadobúdajú čoraz väčší význam aspekty, ako je úzka spolupráca s dodávateľmi, predvídavé plánovanie, ako aj flexibilné a prispôsobivé stratégie dizajnu.

Ako moderné konektory dokážu splniť tieto požiadavky

Okrem technologického vývoja a požiadaviek na dizajn výkonných elektronických systémov sa do popredia čoraz viac dostávajú aj ekonomické a strategické faktory. Používatelia a zadávatelia očakávajú riešenia, ktoré sú technicky presvedčivé a zároveň dlhodobo udržateľné z hľadiska dostupnosti, štandardizácie a nákladov.

Vysoká hustota výkonu na minimálnom priestore

    Konektory s malým rozstupom sú ideálne na použitie v výkonových meničoch, vyžadujú len minimálny montážny priestor na doske s plošnými spojmi a tým prispievajú k návrhu elektronických modulov, ktoré sú obzvlášť kompaktné a majú vysokú hustotu výkonu. Rozstup 1,27 mm v produktovej skupine One27 spoločnosti ept predstavuje ideálny kompromis medzi miniaturizáciou, elektrickou výkonnosťou a mechanickou stabilitou.

    Flexibilita vďaka modulárnemu systému

    Modulárny systém produktovej skupiny One27 ponúka široké možnosti individuálneho navrhovania spojovacích riešení. Široký výber konštrukčných foriem, výšok a počtu pólov umožňuje plynulé horizontálne rozstupy dosiek plošných spojov od 8,0 do 20,00 mm – realizované pomocou prekrývania kontaktov o 2,4 mm. Okrem paralelných (horizontálnych) spojov sú možné aj usporiadania v uhle 90° a 180°, čo ponúka vysokú flexibilitu pri umiestňovaní dosiek plošných spojov. Káblové prepojenia navyše umožňujú flexibilné usporiadanie zostavy, kompenzáciu tolerancií a realizáciu individuálnych vzdialeností. Káble sú k dispozícii v rôznych dĺžkach a s rôznymi izoláciami – v závislosti od mechanických alebo tepelných požiadaviek. Okrem toho je možné realizovať špeciálne osadenia, ako napríklad čiastočné osadenia alebo dodatočné kontakty, aby bolo možné cielene reagovať na špecifické elektrické alebo mechanické požiadavky.
    Bild 2
    Produktová skupina One27

    Odolnosť pre náročné prostredia

    Produktová skupina One27 sa vyznačuje vysokou odolnosťou, čo je dôležité najmä pri použití v automobilovom priemysle. Z mechanického hľadiska presviedča produktová rodina One27 vysokou odolnosťou voči vibráciám a stabilitou, čo je pre použitie v automobilovom priemysle nevyhnutné. Elektrické spojenie zostáva spoľahlivé aj v náročných podmienkach. Okrem toho disponuje produktová skupina One27 praktickými mechanickými vlastnosťami, ako je ochrana proti otočeniu pre správne zapojenie konektorov, polohovacie čapy pre presné umiestnenie, ako aj zrezané hrany, ktoré kompenzujú uhlové a stredové posuny pri zapájaní. Tieto vlastnosti zvyšujú jednoduchosť montáže a zabezpečujú bezpečné, presné a trvácne spojenie.
    Okrem toho je výber izolačného materiálu rozhodujúci pre teplotnú odolnosť. LCP (Liquid Crystal Polymer) je vďaka triede horľavosti UL 94 V 0 optimálne vhodný pre prevádzkové teploty od -55 °C do +125 °C a spĺňa vysoké požiadavky automobilového priemyslu.

    prúdová zaťažiteľnosť

    Abbildung2
    Obrázok xy: Prúdová zaťažiteľnosť na kontakt podľa počtu pólov a počtu prúdovodných kontaktov
    Vďaka vybraným materiálom a optimalizovanej geometrii kontaktov dokáže produktová skupina One27 spoľahlivo prenášať vysoké prúdy bez prehrievania alebo poklesu výkonu. Spracovanie kontaktov, najmä použitie špeciálnych zliatin medi, zaisťuje nízky kontaktný odpor a efektívne odvádzanie tepla. To zaručuje stabilné spojenie aj za extrémnych prevádzkových podmienok.
     
    Prúdová zaťažiteľnosť závisí od počtu pólov a počtu prúdovodných kontaktov. Dôvodom je okrem iného menšia tvorba horúcich bodov vo vnútri konektorov s menším počtom pólov.

    Spoľahlivý dodávateľský reťazec vďaka regionálnej výrobe

    Ďalšou dôležitou výhodou produktovej skupiny One27 je vývoj a výroba v rámci Európskej únie, čo zaručuje spoľahlivý dodávateľský reťazec s krátkymi dodacími lehotami. Táto regionálna výroba je zárukou najvyšších štandardov kvality a zároveň zabezpečuje včasnú dostupnosť komponentov – čo je rozhodujúci faktor pre výrobcov, ktorí sú závislí od rýchlych reakčných časov.

    Záver a výhľad do budúcnosti

    icon info r
    Meniče výkonu sú kľúčovými komponentmi moderného zásobovania energiou – od elektromobility až po obnoviteľné zdroje energie. Budúci vývoj sa zameriava na vyššiu hustotu výkonu, kompaktné konštrukcie, vyššiu účinnosť a inteligentnejšie systémy. Nové polovodičové materiály, ako sú SiC a GaN, pritom výrazne zlepšia výkon a tepelné vlastnosti.

    Súčasne rastú aj požiadavky na spojovaciu techniku. Modulárne konektory musia spájať vysoký elektrický výkon a dátovú komunikáciu v kompaktnom, robustnom a flexibilnom systéme. Systém One27 od spoločnosti ept tieto požiadavky ideálne spĺňa a je tak rozhodujúcim faktorom pre budúcu generáciu výkonných a perspektívnych meničov. Spojovacia technika je dnes kľúčovým hnacím motorom inovácií a už nie je len vedľajšou záležitosťou.

    Hľadáte konkrétny konektor?

    Obnovenie výberu
    Zoznam produktov
    Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
    Máte ešte nejaké otázky?
    V tom prípade nás prosím kontaktujte!

    Dotaz prostredníctvom formulára

    +49 8861 2501 0

    sales@ept.de
    Ďakujeme! Čoskoro sa

    s vami skontaktujeme, aby sme s vami prebrali vaše požiadavky. Vypracujeme a zašleme vám podrobnú správu o vlastnostiach vysokorýchlostných obvodov, ako aj S-parametre potrebné na simuláciu vášho vlastného návrhu.

    Vyžiadajte si vlastnosti HighSpeed + S-parametre na simuláciu vášho vlastného návrhu

    Pole označené * sú povinné.
    Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

    Vaša správa bola odoslaná.

    Ďakujeme za Váš záujem – Vašu žiadosť vybavíme čo najskôr.

    Kontaktný formulár

    Pole označené * sú povinné.

    Osobné údaje

    Vaša správa

    Ochrana osobných údajov

    Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

    Vaša správa bola odoslaná.

    Ďakujeme za Váš záujem – Vašu žiadosť vybavíme čo najskôr.

    Kontaktný formulár

    Pole označené * sú povinné.

    Osobné údaje

    Stiahnutie z trhu

    Vaša správa

    Zaujíma ma

    Informačné materiály

    Ochrana osobných údajov

    Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

    Ďakujeme za Váš záujem

    Tu si môžete stiahnuť bielu knihu:

    Stiahnuť bielu knihu

    Predtým, ako si budete môcť stiahnuť bielu knihu, vyplňte prosím nasledujúce polia. Ďakujeme.

    Polia označené * sú povinné.

    Osobné údaje

    Ochrana osobných údajov

    Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

    Vaša správa bola odoslaná.

    Ďakujeme za váš záujem o naše networkingové podujatie po veľtrhu Electronica. Vašu žiadosť preveríme a čo najskôr vám potvrdíme účasť.

    Formulár žiadosti

    Pole označené * sú povinné.

    Osobné údaje

    Ochrana osobných údajov

    Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

    Ďakujeme za Váš dotaz

    Preveríme vaše požiadavky a čo najskôr sa vám ozveme.

    Vaše požiadavky na požadované konektorové spojenie

    Pole označené * sú povinné, prosím vyplňte ich.

    Kontaktná osoba

    Vaša požiadavka

    Nesprávny formát súboru! Prosím, vyberte súbor PDF alebo JPG.
    Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

    Ďakujeme za Váš dotaz

    Preveríme vaše požiadavky a čo najskôr sa vám ozveme.

    Požiadať o individualizáciu konektorov

    Pole označené * sú povinné, prosím vyplňte ich.

    Kontaktná osoba

    Vaša požiadavka

    Nesprávny formát súboru! Prosím, vyberte súbor PDF alebo JPG.
    Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.