One27 Bild Teaser 4000x1400px
Effektomvandlare i den tekniska omvandlingen

Effektomvandlare i den tekniska omvandlingen

Mindre. Kraftfullare. Smartare

Nya halvledarmaterial, modulära konstruktionskoncept och integrationen av ytterligare funktioner driver på nästa utvecklingssteg för effektomvandlare.

Effektomvandlarna befinner sig i en omvälvning: nya material möjliggör högre omkopplingsfrekvenser och mer kompakta konstruktioner. Dessa tekniska framsteg driver framför allt på utvecklingen av effektomvandlare (AC/DC- och DC/DC-omvandlare) – centrala byggstenar i moderna tillämpningar som e-mobilitet och system för förnybar energi. I samband med denna utveckling blir även innovativa anslutningstekniker allt viktigare, eftersom de möjliggör högre effektivitet, miniatyrisering och funktionalitet.

Nedan belyser vi de centrala tekniska utvecklingarna inom området kraftomvandlare och visar hur dessa trender kommer att påverka framtiden för kraftelektroniken på lång sikt.


Webseiten Menu Bilder M P A Produktfinder
Har du redan en konkret uppfattning om vilken kontakt du behöver?

Klicka här för att komma till produktguiden »

Tekniska innovationer präglar moderna kraftomvandlare

Effektomvandlare i fokus för modern energiförsörjning

Fig. 1: PCI-konfiguration med (x8) banor
Effektomvandlarna utgör, genom reglering av spänningsnivåer och minimering av energiförluster, hjärtat i moderna energiförsörjningssystem. Tillväxtmöjligheterna på marknaden för effektomvandlare sträcker sig från den växande elmobiliteten och framstegen inom industriell automatisering till utbyggnaden av system för förnybar energi. Aktuella tekniska utvecklingar inom kraftomvandlare fokuserar på att möta de ökande kraven på effektivitet, miniatyrisering och funktionalitet.

Ny halvledarteknik möjliggör högre arbetsfrekvenser och mer kompakta konstruktioner

Användningen av nya halvledarteknologier som kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN) möjliggör betydligt högre kopplingsfrekvenser, vilket i sin tur möjliggör mer kompakta och effektiva konstruktioner med förbättrad reaktionstid och reglernoggrannhet. Halvledare med bred bandgap (WBG), till exempel SiC och GaN, har bättre elektriska egenskaper när det gäller kopplingshastighet, spänningshållfasthet samt förluster, vilket möjliggör en effektivare drift vid högre temperaturer. Genom att öka kopplingsfrekvensen kan vikten och storleken på passiva komponenter, såsom kondensatorer, minskas och konstruktionerna göras mer kompakta. 

Miniatyrisering och effektivitetsförbättring

Nya kretskonfigurationer och framsteg inom tillverkningstekniken leder till allt mindre effektomvandlare och ställer höga krav på värmehantering och elektrisk layout, eftersom tätare packning och kortare ledningsbanor samtidigt ska leda till lägre förluster. Användningen av optimerade kylflänsar och isolerade metallsubstrat (IMS) ökar effektomvandlarnas tillförlitlighet och förbättrar värmeavledningen. Avancerade energihanteringsfunktioner möjliggör en dynamisk anpassning av energiförbrukningen efter belastningskraven. 

Modularisering och standardisering av komponenter

Samtidigt blir modularisering allt viktigare. Tack vare standardiserade komponenter och modulsystem kan modulerna konfigureras och skalas på ett flexibelt sätt samt underhållas enklare, vilket förkortar utvecklingstiderna och sänker kostnaderna.

Intelligenta system med utökade funktioner

Dessa framsteg kompletteras av allt mer intelligenta system med utökade diagnostik- och övervakningsfunktioner, digital styrteknik samt integrering av avancerade säkerhets- och skyddsfunktioner. Diagnos- och övervakningsfunktionerna möjliggör förebyggande underhåll, säkerställer bättre felavkänning och genom digital styrteknik kan omvandlarnas prestanda optimeras via programuppdateringar. Skyddsfunktioner mot överström, överhettning och överspänning säkerställer ökad tillförlitlighet och förlängd livslängd för effektomvandlarna. 

Utmaningar i leveranskedjan och brist på komponenter

Trots tekniska framsteg står tillverkare av kraftomvandlare inför fortsatta utmaningar i den globala leveranskedjan. Bristen på viktiga komponenter – särskilt krafthalvledare, passiva komponenter och styr-IC:er – leder till förseningar och stigande kostnader. Särskilt drabbade är moderna bredbandgap-halvledare som SiC och GaN, vars höga efterfrågan och komplexa tillverkning begränsar tillgängligheten. För att säkerställa leveransförmågan satsar många företag på strategier som diversifiering av leverantörer, regional tillverkning och långsiktiga partnerskap.

Krav på framtidens kopplingsteknik  

De beskrivna tekniska utvecklingarna inom kraftomvandlare påverkar direkt kraven på anslutningstekniken. De ökande kraven på miniatyrisering, effektivitet och funktionalitet förändrar inte bara kretskortens utformning, utan även kraven på kontaktdon och anslutningskomponenter. En central egenskap hos moderna effektomvandlare och moderna kontaktdon är mångsidigheten och därmed förmågan att anpassa sig till de olika kraven inom olika branscher.

Mindre utrymme, mer funktion – efterfrågan på miniatyriserade kontaktdon

Trenden mot miniatyrisering tvingar utvecklare att utnyttja varje millimeter även när det gäller anslutningsteknik. Särskilt på högintegrerade kretskort finns det endast begränsat utrymme kvar för kontaktdon. Det krävs därför kompakta men ändå kraftfulla kontaktdonssystem som, trots sin lilla storlek, kan överföra höga strömstyrkor och spänningar – samtidigt som de säkerställer tillförlitlig elektrisk kontakt.

Högre belastningar kräver mer robusta lösningar

De ökande elektriska kraven – till exempel på grund av högre omkopplingsfrekvenser eller driftstemperaturer – ökar även de mekaniska och termiska påfrestningarna på kontaktdonen. Följaktligen växer behovet av robusta, vibrationssäkra och temperaturbeständiga anslutningslösningar som fungerar tillförlitligt även under krävande driftsförhållanden. Mekaniska kodningar, låsningar och optimerade kontaktgeometrier bidrar till att undvika felanslutningar och kontaktproblem.

Effektiv design tack vare modulära kopplingslösningar

Modulära konstruktioner blir allt viktigare inom kraftelektroniken, eftersom de möjliggör flexibilitet, skalbarhet och snabba anpassningar. För anslutningstekniken innebär detta att kontaktdon inte bara måste vara tillförlitliga och prestandastarka, utan också variabelt skalbara, individuellt anpassningsbara och servicevänliga. Dessa krav kan uppfyllas genom ett brett utbud av polantal och utföranden, möjligheten till specialkonfigurationer samt robusta mekanismer vid lödning och anslutning. På så sätt bidrar modulära kontaktorsystem avgörande till att förlänga systemens livslängd och sänka de totala driftskostnaderna.

Utmaningar i leveranskedjan och brist på komponenter

Den globala bristen på komponenter sätter tydliga spår även inom anslutningstekniken. Ädelmetaller, specialmaterial för kontakter och temperaturbeständiga plaster har inte bara blivit svårare att få tag på, utan också betydligt dyrare. Följden blir längre leveranstider och högre materialkostnader samt ökade energikostnader i tillverkningsprocessen. För att säkerställa försörjningstryggheten blir aspekter som nära samarbete med leverantörer, framåtblickande planering samt flexibla och anpassningsbara designstrategier allt viktigare.

Hur moderna kontaktdon kan uppfylla dessa krav

Förutom den tekniska utvecklingen och kraven på utformningen av högpresterande elektroniksystem hamnar även ekonomiska och strategiska faktorer alltmer i fokus. Användare och inköpare förväntar sig lösningar som är tekniskt övertygande och som även på lång sikt är hållbara vad gäller tillgänglighet, standardisering och kostnader.

Hög effekttäthet på minsta möjliga utrymme

    Kontaktdon med liten delningsavstånd är idealiska för användning i effektomvandlare; de kräver endast lite utrymme på kretskortet och möjliggör därmed konstruktionen av särskilt utrymmesbesparande och effektintensiva elektronikmoduler. Delningsavståndet på 1,27 mm i produktgruppen One27 från ept utgör en idealisk kompromiss mellan miniatyrisering, elektrisk prestanda och mekanisk stabilitet.

    Flexibilitet tack vare ett modulärt system

    Modulsystemet i One27-produktgruppen erbjuder många möjligheter till individuell utformning av anslutningslösningar. Ett brett urval av utföranden, höjder och polantal möjliggör steglösa horisontella kretskortsavstånd från 8,0 till 20,00 mm – vilket uppnås genom en kontaktöverlappning på 2,4 mm. Förutom parallella (horisontella) anslutningar är även 90°- och 180°-konfigurationer möjliga, vilket ger stor flexibilitet vid placeringen på kretskortet. Dessutom möjliggör kabelanslutningar en flexibel placering av modulen, utjämning av toleranser samt implementering av individuella avstånd. Kablarna finns i olika längder och isoleringar – beroende på mekaniska eller termiska krav. Dessutom kan specialkonfigurationer, såsom delkonfigurationer eller efterföljande kontakter, realiseras för att specifikt kunna tillgodose specifika elektriska eller mekaniska krav.
    Bild 2
    One27-produktgrupp

    Tålighet för tuffa miljöer

    One27-produktgruppen utmärker sig genom sin höga robusthet, vilket är särskilt viktigt vid användning inom fordonsindustrin. Mekaniskt sett övertygar One27-produktfamiljen genom hög vibrationsbeständighet och stabilitet, vilket är avgörande för användning i fordon. Även under krävande förhållanden förblir den elektriska anslutningen tillförlitlig. Dessutom har produktgruppen One27 praktiska mekaniska egenskaper såsom ett vridskydd för korrekta anslutningar, positioneringspinnar för exakt placering samt införingsfasningar som kompenserar för vinkel- och mittförskjutningar vid anslutning. Dessa funktioner ökar monteringsvänligheten och säkerställer en säker, precis och hållbar anslutning.
    Dessutom är valet av isoleringsmaterial avgörande för temperaturbeständigheten. LCP (Liquid Crystal Polymer) är tack vare brandklass UL 94 V 0 optimalt lämpat för användningstemperaturer från -55 °C till +125 °C och uppfyller de höga kraven inom bilindustrin.

    Strömbelastningskapacitet

    Abbildung2
    Bild xy: Strömbelastningskapacitet per kontakt beroende på polantal och antal strömförande kontakter
    Tack vare noggrant utvalda material och en optimerad kontaktgeometri kan produktgruppen One27 överföra höga strömstyrkor på ett tillförlitligt sätt utan att det uppstår överhettning eller effektförlust. Kontaktens utformning, särskilt användningen av speciella kopparlegeringar, säkerställer låg övergångsresistans och effektiv värmeavledning. Detta garanterar en stabil anslutning även under extrema driftsförhållanden.
     
    Strömkapaciteten beror på antalet poler och antalet strömförande kontakter. En av orsakerna till detta är att det bildas färre hotspots inuti kontaktdon med färre poler.

    En pålitlig leveranskedja tack vare regional produktion

    En annan viktig fördel med One27-produktgruppen är att utveckling och tillverkning sker inom Europeiska unionen, vilket garanterar en pålitlig leveranskedja med korta transportvägar. Denna regionala tillverkning står för högsta kvalitetsstandarder och säkerställer samtidigt att komponenterna finns tillgängliga i rätt tid – en avgörande faktor för tillverkare som är beroende av snabba reaktionstider.

    Sammanfattning och framtidsutsikter

    icon info r
    Effektomvandlare är centrala komponenter i den moderna energiförsörjningen – från elfordon till förnybar energi. Framtida utveckling fokuserar på högre effekttäthet, kompakta konstruktioner, bättre verkningsgrad och mer systemintelligens. Nya halvledarmaterial som SiC och GaN kommer att förbättra prestandan och det termiska beteendet avsevärt.

    Samtidigt ökar kraven på anslutningstekniken. Modulära kontaktdon måste förena hög elektrisk effekt och datakommunikation i ett kompakt, robust och flexibelt system. One27-systemet från ept uppfyller dessa krav på ett idealiskt sätt och är därmed en avgörande faktor för nästa generation av kraftfulla och framtidssäkra omvandlare. Anslutningstekniken är idag en central innovationsmotor och inte längre en biroll.

    Letar du efter en specifik kontakt?

    Återställ val
    Produktlista
    Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
    Har du några frågor?
    Kontakta oss gärna!

    Skicka en förfrågan via formuläret

    +49 8861 2501 0

    sales@ept.de
    Tack så mycket!

    Vi återkommer inom kort för att diskutera era behov. Vi kommer att sammanställa och skicka er en detaljerad rapport om höghastighetsegenskaperna samt S-parametrar för simulering av er egen konstruktion.

    Begär information om HighSpeed-egenskaper och S-parametrar för att simulera din egen konstruktion

    Fält markerade med * är obligatoriska.
    Du kan läsa vår integritetspolicy här.

    Ditt meddelande har skickats.

    Tack för ditt intresse – vi kommer att behandla din förfrågan så snart som möjligt.

    Kontaktformulär

    Fält markerade med * är obligatoriska.

    Personuppgifter

    Ditt meddelande

    Dataskydd

    Du kan läsa vår integritetspolicy här.

    Ditt meddelande har skickats.

    Tack för ditt intresse – vi kommer att behandla din förfrågan så snart som möjligt.

    Kontaktformulär

    Fält markerade med * är obligatoriska.

    Personuppgifter

    Återkallelse

    Ditt meddelande

    Jag är intresserad av

    Informationsmaterial

    Dataskydd

    Du kan läsa vår integritetspolicy här.

    Tack för ditt intresse

    Här kan du ladda ner vitboken:

    Ladda ner vitboken

    Innan du kan ladda ner whitepapret ber vi dig fylla i följande fält. Tack.

    Fält markerade med * är obligatoriska.

    Personuppgifter

    Dataskydd

    Du kan läsa vår integritetspolicy här.

    Ditt meddelande har skickats.

    Tack för ditt intresse för vårt nätverksmöte efter Electronica. Vi kommer att granska din förfrågan och bekräfta din deltagande så snart som möjligt.

    Förfrågningsformulär

    Fält markerade med * är obligatoriska.

    Personuppgifter

    Dataskydd

    Du kan läsa vår integritetspolicy här.

    Tack för din förfrågan

    Vi kommer att granska era önskemål och återkomma till er så snart som möjligt.

    Era krav på den nödvändiga kontaktanslutningen

    Fält markerade med * är obligatoriska, vänligen fyll i dem.

    Kontaktperson

    Ert önskemål

    Fel filformat! Vänligen välj en PDF- eller JPG-fil.
    Du kan läsa vår integritetspolicy här.

    Tack för din förfrågan

    Vi kommer att granska era önskemål och återkomma till er så snart som möjligt.

    Begär offert på anpassning av kontaktdon

    Fält markerade med * är obligatoriska, vänligen fyll i dem.

    Kontaktperson

    Ert önskemål

    Fel filformat! Vänligen välj en PDF- eller JPG-fil.
    Du kan läsa vår integritetspolicy här.