叠层母排低电感相关设计

导体材料选择Conductors叠层母排的导体材料主要采用牌号为T2的紫铜板或1060的铝板名称NAME牌号CODE密度DENSITY导电率 Electrical Conductivity 导热性ThermalConductivity电镀Electroplating紫铜Copper T2/C11000/C1100 8.9g/cm³98.3%IACS 388W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 铝合金Aluminum 1060/A1030 2.7g/cm³62%IACS 234W/m-KTin,Nickel,Silver,Gold,Copper碲铜Tellurium copper CuTep/C14500 8.9g/cm³ 93%IACS 355W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 黄铜Brass H62/C26000 8.53g/cm³28%IACS120W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold绝缘材料选择Insulations叠层母排的主要绝缘材料一般采用PET ，这种材料的性价比如有特殊要求可选用其他材料。

FR-4板及GPO-3板作为辅助绝缘材料材料 Material 密度Density (g/cm³) 热导率Thermal Conductivity (W/kg.k) 介电常数Dielectric Constant (f=60Hz) 介电强度Dielectric Strength (kV/mm)阻燃等级Flame Retardanc 绝缘耐热等级Thermal class吸水性Hygroscopicit/24h诺美纸NOMEX 0.8~1.1 0.143 2.7 32 94V-0 220 10聚酰亚胺PI 1.42 0.094 2.8 173 94V-0 220 0.24聚酯薄膜PET1.38 0.128 3.8 120 94V-0 105 0.1~0.2环氧玻璃布层压板1.6 0.24 4.6 40 94V-0 130 0.15FR-4不饱和聚1.95 0.2 4.5 40 94V-0 155 0.2~0.4 酯树脂版GPO-3NOMEX优良的耐火、耐热性、良好的耐化学腐蚀性，机械性能好的，耐辐射阻燃Flame resistance;Thermal resistance; Strong corrosion protection聚酯薄膜PET良好的电性能，耐化学腐蚀性，低吸湿性价格低廉Good electrical performance; Corrosion protection;Low water absorption;Low price.聚酰亚胺PI优良的耐热性、良好的电性能，耐辐射阻燃High temperature proof;excellent electrical performance;Radiation resistance;Flame resistance.FR-4机械。

产品介绍叠层母线，又名层叠母线或叠层母排，英文名busbar 或 Laminated Busbar 是将单层或多层扁平导体用绝缘材料包裹封装起来，使之相互绝缘，降低了引线电感，并有效节省了安装空间。

应用在电力电子、通信等领域能显著提高系统性能，降低总体成本。

主要性能及优势低电感系数结构紧凑，有效利用空间且能控制系统温度最小的阻抗、压降减少电压尖峰对元器件的损害，延长（提高）电子元件的使用寿命降低系统噪音和电磁干扰/射频干扰方便安装和现场维护减少部件数量，增加了系统的可靠性均匀分布的电容简洁、美观市场与应用电力电子工业变频器逆变(变流)器风力发电UPS系统高密度配电箱电焊机测试设备交通运输电力机车轨道交通电动汽车电驱动船舶航空航天卫星系统航天飞机导弹系统军事潜艇通讯系统装甲车辆雷达系统产品规格用户可以自行设计产品，通过向我们提供图纸进行订做用户也可以向我们提供实际应用环境的资料比如：1、母排按装位置及元件接口位置尺寸图；2、各接口承载额定电流值；3、环境污染等及；4、层间耐压要求；5、额定电压等信息由我们帮助客户设计产品。

绝缘材料的选择:层叠母线的引线电感非常低，而这一点须由良好的绝缘材料来保证，要满足一系列电绝缘和环境要求，用户可以根据实际应用环境进行最优选择：材料性能密度(g/cm3) 热膨胀系数热导率W/(kg.K)介电常数(f=60Hz)介电强度(kV/mm)阻燃等级绝缘耐热等级吸水性(%)/24h价格性能特点NOMEX 0.8~1.1 0.143 1.2 9 94 V-0 220 高优良的耐火、耐热性,良好的耐化学腐蚀性,机械性能好,耐辐射阻燃NMN 1.1~1.3 0.136 2.4 14 94 V-1 155 中良好的电性能,机械性能好耐割穿性和过载能力好DMD 1.2 0.129 4.3 11 94 V-1 155 低较高的耐热性能优良的电性能，机械性能好NHN 1.1 0.141 4.8 8 94 V-0 155 高优良的电性能,耐割穿性和过载能力好,阻燃聚酰亚胺PI 1.42 20 0.094 3.5 9 94 V-0 220 0.24 高优良的耐热性,良好的电性能,耐辐射，阻燃聚氟乙烯PVF 1.38 53 0.126 10.4 19.7 94 V-0 105 0 高优良的电气性能，化学性质稳定,极。

叠层母排产品概述叠层母排是一种多层复合结构的电气连接排，对传统的电气设计而言，其类似于配电系统的高速公路；又称为层压母排、直流母排、低电感母排、多极性母排、高集成母排等（英性能优势HKMB和传统的配线方式相比，它可以用较低的成本获得更可靠的电气、结构和热设计等方面的优化设计，尤其是在大功率的模块化产品的应用优势更为明显。

工艺特性采用高效率的创新热压技术，绝缘材料采用国外进口的材料，导体采用符合“GB/T 5231-2001|加工铜及铜合金化学成分和产品形状”，导体电镀工艺采用符合“GB/T12599-2002 GB/T 12599-2002 金属覆盖层锡电镀层技术规范和试验方法”。

我们拥有一套一致性高的生产工艺，保证HKMB产品能安全承受较重的机械、电气的负荷和较高的温度负荷。

电气特性HKMB采用的绝缘纸厚度相对较小，介电常数K相对较高，所以母排的电容相对较大，即相当于增加了系统电容；另外，HKMB的物理结构特点也决定了它的高的分布电容、低的系统阻抗、低的串联电感的特性，见下表：结构特性结构设计集成度高，易于安装，有利于产品系列化和模块化。

材料选型导体绝缘材料镀层HKMB 产品系列行业应用HKMB®的重要的特性是高的分布电容、低的系统阻抗、低的串联电感，所以在电力电电力电子电力电子装置设计中，HKMB产品可提供低电感直流通路，确保IGBT最佳的开通和关断特性。

HKMB产品是直流电源电路中的关键部件，以连接IGBT 、电容的一次回路，同时也可以连接其他二次回路的器件。

轨道交通电力机车和电动汽车中，对器件的可靠性要求更高，HKMB产品可提供低电感直流通路，确保IGBT最佳的开通和关断特性，在大电流的应用上这个优势更为明显。

医疗器械激光、射线、核磁设备应用中，要求设备性能稳定和可靠，HKMB产品具有优良的电气特性，和最小的EMI和RFI设计，防止串扰，在医疗领域可以提供优良的解决方案。

网络通讯通讯领域中，通信基站和互联网路由器设备制造商要求设备性能稳定和可靠，HKMB 产品具有优良的电气特性，和最小的EMI和RFI设计，防止串扰，在通讯领域领域可以提供优良的解决方案。

IGBT模块低杂散电感叠层母排设计IGBT模块低杂散电感叠层母排设计叠层母线用于实现电力电子产品中功率电路各组件的电气连接，通过采用正负极平行层叠分布的结构形式降低线路分布电感，从而降低功率元件两端的反向尖峰电压，降低功率器件对电压保护吸收电路的要求，提高功率器件运行的可靠性和稳定性，同时提高了电路的集成度，便于维修维护。

叠层母线具有以下优点：（1）低杂散电感，从而减少电压尖峰对元器件的损害，提高（延长）电子元器件的使用寿命；（2）具有最小的阻抗，降低连接组件两端的压降；可以降低系统噪音和电磁干扰、射频干扰；（3）方便安装和现场维护；（4）减少部件数量，增加系统可靠性；（5）简洁、美观。

目前BUSBAR已经被广泛应用于电力电子、航空航天、交通运输及军事等领域。

功率损耗与杂散电感的影响，V CE, I C, P v, E switch 的关系如下图：如果增加开关速度, 将减少开关损耗 E switch ：杂散电感对关断过程的影响：IGBT在关断时，由于直流环节的杂散电感，两端会出现过电压：加上直流母线电压后可能会导致Vce>Vcemax,从而使IGBT过电压损坏。

通过设计低电感的直流环节（较小的Lstray），可以使过电压显著减小。

电感：当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。

当线圈中的电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势，这就是自感。

两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。

母线的电感：电感普遍存在与导电的导体。

通常叠层母线（BUSBAR）的物理尺寸是由系统决定的，元器件的位置是由BUSBAR的结构决定的。

为了尽量减少电感的影响，而又不会对系统整体装配有大的影响，可以通过缩短导体与导体之间隔开的间距来实现。

在系统或者部件允许范围内，导体也应该设计成尽可能的宽。

电感估算公式：其中：L=nH，l=导体长度，a=电介质厚度，b=导体宽度电容：电容（或称电容量）是表征电容器存储电荷本领的物理量。

叠层母排降低杂扰电感原理今天来聊聊叠层母排降低杂扰电感原理的事儿。

你看啊，咱们生活里就有很多类似降低干扰的情况。

比如说咱们在嘈杂的大街上打电话，声音太乱听不清，这时候要是找个相对安静的角落，干扰就少多了。

叠层母排降低杂扰电感呀，就类似于给电感找个“安静角落”。

那咱们正式讲讲这原理哈。

杂扰电感产生的时候，磁场就像脱缰的野马一样到处乱窜。

而叠层母排呢，它是多层设计构造的。

这就好比我们盖房子，一层一层地盖，结构就很整齐。

我刚开始研究这个的时候，特别困惑为什么多层结构就能降低电感。

其实呢，这里面涉及到磁场互相作用的理论。

打个比方，这些多层结构就像是整齐排列的士兵方阵。

当杂散磁场（就像外敌）想要“扰乱”的时候，因为这个整齐的多层结构，磁场的变化就相互抵消了一部分。

就好比方阵里的士兵互相协作，抵抗外敌。

专业点说呢，叠层母排的多层结构使得相邻层的电流方向相反，根据电磁感应原理，所产生的磁场相互抵消，没有了那么多混乱的磁场，杂扰电感就降低了。

说到这里，你可能会问，那具体应用在哪呢？比如说在电动汽车的高功率充电桩里。

这里面电流大，非常容易产生高杂扰电感，叠层母排就派上大用场了。

它能让充电桩上面的电路更加稳定，充电效率更高而且还安全。

不过呀，我得承认这东西呢，还有很多我没研究透的地方。

比如说不同材质的叠层母排对降低杂扰电感有没有特别的影响，这就像是一座我还没探索完的小山，还等着我去挖掘。

我觉得大家也可以思考下，在咱们家用的一些电器设备里，是不是也能借鉴这个原理来让它们更加高效节能呢？希望大家和我一起讨论讨论这个有趣的话题。

在使用叠层母排的时候呢，也得注意，要根据实际需求有选择的使用合适的叠层结构和材料，否则也可能达不到预期的降低杂扰电感的效果。

适用于器件并联型ANPC拓扑的低感叠层母排设计方法引言随着电力电子技术的发展，越来越多的应用需要高功率密度和高效率的电力转换器。

而在这些电力转换器中，全桥拓扑是一种常见且重要的拓扑结构。

为了提高系统效率和减小体积，研究人员开始将全桥拓扑与ANPC (Active Neutral Point Clamped) 拓扑相结合，形成了器件并联型ANPC拓扑。

然而，在设计这种器件并联型ANPC拓扑时，低感叠层母排的设计显得尤为重要。

因为低感叠层母排能够有效地降低系统中的传输损耗和电磁干扰，并提高系统的可靠性和稳定性。

本文将介绍适用于器件并联型ANPC拓扑的低感叠层母排设计方法。

ANPC拓扑简介ANPC（Active Neutral Point Clamped）是一种多级变换器拓扑结构，由多个H桥单元组成。

每个H桥单元都由两个开关管（IGBT或MOSFET）和一个二极管组成。

ANPC拓扑结构的优点是能够实现高电压转换和低谐波失真。

器件并联型ANPC拓扑器件并联型ANPC拓扑是在传统的ANPC拓扑结构基础上进行改进的一种形式。

它采用了多个并联的IGBT或MOSFET，以增加系统的功率容量和可靠性。

器件并联型ANPC拓扑具有更低的开关损耗和更好的热分布，适用于高功率应用。

低感叠层母排设计方法低感叠层母排设计是器件并联型ANPC拓扑中非常重要的一环。

以下将介绍适用于这种拓扑结构的低感叠层母排设计方法。

1. 母排材料选择选择合适的母排材料对于降低系统中的传输损耗至关重要。

常见的母排材料有铜、铝等。

铜具有较好的导电性能和热导性能，但成本较高；铝虽然导电性能稍差，但成本较低。

根据实际应用需求选择合适的材料。

2. 母排截面积计算根据系统的功率需求和电流负载，计算出所需的母排截面积。

截面积的大小直接影响传输损耗和温升。

一般来说，截面积越大，传输损耗越小，温升越低。

3. 母排间距设计母排间距的大小对于系统的绝缘强度和电磁干扰都有一定影响。

叠层母排降低杂散电感的原理最近在研究叠层母排降低杂散电感的原理，发现了一些有趣的事儿呢。

咱先来讲个生活小现象吧。

你看啊，在马路上，如果车辆都乱七八糟地行驶，就容易堵车，而且各种交通秩序都会乱套。

这就有点像电路里杂散电感引起的混乱状况。

杂散电感就像是那些不按规则走的小“车辆”，在电流传输的电路这个“大马路”上添乱。

那么叠层母排是怎么让这些杂散电感听话的呢？这就要说到它的结构了。

叠层母排是多层结构的，就好比咱们住的公寓，一层一层的很有秩序。

这种多层结构使得电流的路径规划得更好。

打个比方吧，就像公寓里有专门的电梯通道（就是电流的低电感路径），大家（电子）都按照这个通道来走，就不会乱窜乱撞了。

而且，叠层母排内部的导体之间的距离设计得很巧妙。

我个人理解啊，就像咱们摆放家里的家具一样。

如果东西都堆在一起，杂乱无章，到处挪东西的时候就容易磕磕碰碰。

而合理地摆放家具，就会让家里的空间使用起来很顺畅。

在叠层母排里，合理的导体间距就是把这些电流的通道规划好，减少了电感产生的那种“磕磕碰碰”，也就是减少了杂散电感。

有趣的是，我一开始也不明白为什么叠层母排的多层结构会对减少杂散电感这么有效呢。

后来深入学习才知道，这是和电磁学理论相关的。

在电磁学里，电感的大小和电流路径周围的磁场有关系。

叠层母排的设计极大地改变了这个磁场的分布情况，就像是重新布置了一个房间的魔法磁场一样神奇。

实际应用案例有很多啊。

像在电动汽车的电池包系统里就会用到叠层母排。

这是因为电动汽车的电池需要快速充放电，如果杂散电感过高的话就会产生很高的尖峰电压，就像水在水管里突然遇到堵塞就会喷出来一样，这对电池和其他电子元件是很危险的。

叠层母排降低了杂散电感，就像给电池电流打造了一条安全又高效的康庄大道。

这里要注意的是，虽然叠层母排能降低杂散电感，但它也不是在每种情况下都能达到完美的效果。

比如说在极端的高温或者强磁场干扰等特殊情况下，它的性能可能会受到影响。

这也让我感觉我们对于叠层母排的研究还存在很多可以继续深入的地方。

覆膜折弯母排在功率单元设计中的应用摘要：叠层母排是一种便捷式电气部件，因为其自身具有低电感低阻抗、可靠性高、节省空间、安装便捷的特点，在电力电子相关行业有了越来越广泛的应用。

本文讨论了一种与传统母排相比较更为灵活的叠层母排设计方式，在结构和电气两方面来验证其可靠性，并通过折弯型叠层母排在在功率单元设计中的实际应用，探讨了其具有的优势。

关键词：叠层母排母排搭接 IGBT功率单元引言叠层母排又称复合母排、低感母排、层叠母线排、夹层汇流排，英文Lami-nated Basbar，属于一种多层复合结构连接排。

是目前电力电子设备中应用最广泛的电气连接形式。

与传统的配线方式相比，叠层母排不仅具有低电感、低阻抗、可靠性高、节约空间的效果，而且装配简单、系统集成度高，所以能够在中、高功率变流场合使用，有利于电气系统的结构化布线和安装，是发展电力电子行业极其重要的一个部件[1]。

1、叠层母排的应用分析叠层母排的设计对于功率单元整体性能的提高起着至关重要的作用。

传统方式的叠层母排连接有如下两种情况：（1）通过叠层母排的连接实现同一平面两组电路的电气连接。

（2）对于两个垂直面的电连接，一般通过两块母排的垂直搭接来实现，但这种搭接存在如下局限性：图1 叠层母排的内层覆膜钣金a、对空间提出了更高的要求，需要搭接处具有足够的操作空间来进行连接螺栓的紧固；b、两块母排的搭接面局部杂散电感较大，同时搭接点的温升也会比较高。

图2 叠层母排的的外层覆膜钣金在实际应用中，对于IGBT安装面与电连接端子不在一个平面的情况，为避免上述两款母排搭接的局限性，尤其是为节约空间而将其他电气部件与功率单元一体化安装的情况下，一是要求方便安装维护，二是需要最大限度的降低电感量，这就对叠层母排的设计提出了新的要求。

本文通过讨论一种覆膜折弯型叠层母排的设计来实现两个垂直平面的电连接。

2、叠层母排折弯的性能分析关于折弯后叠层母排的可靠性，从以下三个方面进行分析：（1）从绝缘膜延伸率角度考虑分别计算母排折弯角度为90度时内绝缘膜和外绝缘膜的拉伸率。

基于IGBT并联技术的叠层母排优化设计摘要：本文针对300kW和400kW变流器模块的降本兼容型叠层母排进行优化设计，通过杂散电感仿真和双脉冲试验对优化前后两种叠层母排方案进行了研究，同时通过双脉冲试验对不同电容布局的影响进行研究。

结果表明，叠层母排优化前后性能相当，但优化后叠层母排上下管回路杂散电感、载流密度分布更均衡；分析不同电容布局之间性能近似相同，但从散热及结构对称考虑，选用布局一，更有利于电容器散热。

关键词：IGBT并联；叠层母排；双脉冲试验；杂散电感中图分类号：TK1721 引言在中小功率变流器场合，对成本有更为严苛的要求，往往通过低成本器件并联应用来降本，同时要求部件兼容设计。

由于IGBT器件本身参数具有随机性，因此需要优化结构设计，尽可能对称设计，以提高IGBT并联均流。

同时，为降低杂散电感所引起的电压过冲问题，采用低成本的叠层母排设计，以降低回路杂散电感。

在部件兼容性方面，需要考虑不同器件布局对并联IGBT的均流和电压过冲的影响。

因此，本文主要基于300kW和400kW变流器的降本要求和兼容性考虑，分析了300kW变流器的叠层母排优化设计方案，同时，分析不同的电容器布局对器件并联性能的影响，最后分析了优化后叠层母排的IGBT并联均流效果。

2 原理与设计2.1 器件选型300kW和400kW变流器技术参数如表1所示。

为考虑成本和兼容性，采用低成本封装IGBT器件并联，同时设计兼容型叠层母排，通过选配不同型号的IGBT 器件和不同数量的支撑电容器，从而实现兼容设计和降本。

表1 变流器技术参数Table.1 The technical parameters of convertersIGBT器件电压定额按式（1）计算：（1）式中：Udc-max为中间直流电压最大值；K1为电压裕度系数，取1.15；K2为安全系数，取1.1；ΔU为开关过电压，取200V。

因此，采用2个1200V的IGBT元件并联，考虑均流系数0.9，则IGBT器件电流定额按如下式（2）计算：（2）式中：IO为逆变器输出电流（有效值）；K3为电流尖峰系数，取值1.3。

叠层母排产品概述叠层母排是一种多层复合结构的电气连接排，对传统的电气设计而言，其类似于配电系统的高速公路；又称为层压母排、直流母排、低电感母排、多极性母排、高集成母排等（英性能优势HKMB和传统的配线方式相比，它可以用较低的成本获得更可靠的电气、结构和热设计等方面的优化设计，尤其是在大功率的模块化产品的应用优势更为明显。

工艺特性采用高效率的创新热压技术，绝缘材料采用国外进口的材料，导体采用符合“GB/T 5231-2001|加工铜及铜合金化学成分和产品形状”，导体电镀工艺采用符合“GB/T12599-2002 GB/T 12599-2002 金属覆盖层锡电镀层技术规范和试验方法”。

我们拥有一套一致性高的生产工艺，保证HKMB产品能安全承受较重的机械、电气的负荷和较高的温度负荷。

电气特性HKMB采用的绝缘纸厚度相对较小，介电常数K相对较高，所以母排的电容相对较大，即相当于增加了系统电容；另外，HKMB的物理结构特点也决定了它的高的分布电容、低的系统阻抗、低的串联电感的特性，见下表：521429.2211.39结构特性结构设计集成度高，易于安装，有利于产品系列化和模块化。

材料选型导体绝缘材料镀层HKMB 产品系列行业应用HKMB®的重要的特性是高的分布电容、低的系统阻抗、低的串联电感，所以在电力电电力电子电力电子装置设计中，HKMB产品可提供低电感直流通路，确保IGBT最佳的开通和关断特性。

HKMB产品是直流电源电路中的关键部件，以连接IGBT 、电容的一次回路，同时也可以连接其他二次回路的器件。

轨道交通电力机车和电动汽车中，对器件的可靠性要求更高，HKMB产品可提供低电感直流通路，确保IGBT最佳的开通和关断特性，在大电流的应用上这个优势更为明显。

医疗器械激光、射线、核磁设备应用中，要求设备性能稳定和可靠，HKMB产品具有优良的电气特性，和最小的EMI和RFI设计，防止串扰，在医疗领域可以提供优良的解决方案。

大功率变流器系统H桥低感叠层母线排设计大功率变流器系统H桥低感叠层母线排设计1 引言大功率变流器正在被越来越广泛的应用，其所使用的igbt越来越短的开关时间导致了过高的dv/dt和di/dt，这就导致了分布杂散电感对功率器件关断特性有更重要的影响。

叠层母排技术可以有效抑制igbt的过电压尖峰[1][2]。

近年来直流母线排的研究主要有两个方向:(1)由于开关频率越来越高，其母线排的高频模型变得非常重要。

在文献[3]中提出了直流母线排的高频模型，但是这些文章都采用了较小尺寸器件适用的peec 方法，通过建立等效电路得到母线排的高频模型，所得到的母线排模型应用范围比较狭窄，而且缺乏工程实用性。

(2)改变母线排形状以实现低电感。

有文献采用给现有母线排开狭长形缺口的方法以改变电流流向，但其减少母排电感的可靠性值得怀疑，因为母线排内的孔洞造成的涡流损耗和电流分布不均可能反而会增加母线排的电感。

本文从实际出发，针对80kva/400a变流系统h桥母线排提出一种新的优化设计方案，从igbt布局，母排结构设计，缓冲吸收电路选择等方面全方位保证母排电感参数达到最优，在实际应用中有很好的可行性和可靠性。

2 igbt并联均流设计随着市场对兆瓦级大功率变流器的需求激增，目前igbt并联方案已成为一种趋势。

因为igbt并联能够提供更高的电流密度、均匀的热分布、灵活布局以及较高的性价比(这取决于器件及类型)。

通过将小功率igbt模块(包括分立式igbt)、大功率igbt模块进行并联组合，可获得不同额定电流的等效模块，而且实现并联的连接方式也灵活多样。

以高压变频器中广泛采用的h桥拓扑结构功率单元为例，其并联实现可以用不同电路结构的igbt模块，如半桥“ff”、单个“fz”、四单元“f4”和六单元“fs”，如图1所示。

并联可降低模块热集中，使其获得更加均匀的温度梯度分布，较低的平均散热器温度，这有益于提高热循环周次。

因此，igbt并联是大功率设计应用的最佳解决方案之一。