Les PCB de l'étage de puissance des onduleurs solaires gèrent des kilowatts à des mégawatts de conversion de puissance, nécessitant une construction robuste, une gestion thermique supérieure et une expertise en conception haute tension. Ces cartes doivent commuter de manière fiable l'alimentation CC de 600 à 1000 VCC en la convertissant en tension de réseau CA tout en gérant la dissipation thermique, en minimisant les pertes et en résistant à plus de 25 ans de fonctionnement continu en extérieur dans des conditions environnementales variables.
Chez APTPCB, nous sommes spécialisés dans la fabrication de PCB de puissance pour onduleurs solaires, en mettant en œuvre une technologie de cuivre épais, une gestion thermique avancée et des règles de conception haute tension. Nos capacités prennent en charge les onduleurs string, les onduleurs centraux et les systèmes hybrides, offrant une conversion de puissance fiable pour les installations résidentielles et à l'échelle des services publics.
Mise en œuvre d'une construction en cuivre épais pour la gestion de la puissance
Les PCB d'étage de puissance transportent des courants continus de 20A à plus de 200A, nécessitant des couches de cuivre épaisses distribuant le courant sans résistance excessive ni échauffement. Un poids de cuivre insuffisant entraîne une chute de tension, une perte d'efficacité et des défaillances thermiques, dégradant les performances et la fiabilité de l'onduleur.
Chez APTPCB, nous mettons en œuvre une construction en cuivre de plusieurs onces optimisée pour la distribution de courant élevé.
Exigences clés pour le cuivre épais
- Sélection du poids de cuivre : Couches externes de 3 à 6 oz et couches internes de 2 à 4 oz, offrant une capacité de courant pour la distribution du bus CC et la sortie CA sans limitations thermiques.
- Gestion de la densité de courant : Règles de conception limitant la densité de courant à 30-50 A par once de cuivre, maintenant des températures de fonctionnement sûres dans des conditions de charge maximale.
- Conception de trous traversants plaqués : Plusieurs grands PTH en parallèle distribuant le courant entre les couches avec une faible résistance et une fiabilité élevée sous cyclage thermique.
- Intégration de barres omnibus : Caractéristiques de PCB accueillant des barres omnibus en cuivre ou en aluminium pour les connexions à courant les plus élevées, réduisant la résistance et améliorant les performances thermiques.
- Contrôle du processus de fabrication : Fabrication spécialisée traitant le cuivre épais avec une gravure et un placage contrôlés, maintenant les dimensions de conception.
- Gestion de la dilatation thermique : Matériaux à Tg élevé compensant les différences de CTE entre le cuivre épais et le stratifié, empêchant le délaminage pendant le cyclage de température.
Distribution fiable de courant élevé
Grâce à son expertise en cuivre épais et à la fabrication avancée de PCB, APTPCB fournit des PCB d'étage de puissance gérant les courants nominaux maximaux avec une chute de tension minimale et une élévation de température contrôlée.
Gestion des performances thermiques dans les conceptions haute puissance
Les étages de puissance des onduleurs solaires dissipent de 100W à plusieurs kilowatts sous forme de chaleur, nécessitant une gestion thermique efficace pour prévenir la surchauffe des composants et maintenir l'efficacité. Une mauvaise conception thermique entraîne une réduction de puissance (derating), une défaillance prématurée ou un arrêt de sécurité, réduisant la production d'énergie et la fiabilité du système.
APTPCB met en œuvre des stratégies thermiques complètes, des matériaux aux tests de validation.
Techniques Clés de Gestion Thermique
- Option de PCB à âme métallique : Construction de PCB à âme métallique pour les applications de très haute puissance, offrant une conductivité thermique supérieure et des températures de jonction réduites.
- Réseaux de vias thermiques : Motifs de vias thermiques à haute densité sous les boîtiers IGBT, MOSFET et de diodes, transférant la chaleur des dispositifs vers l'interface du dissipateur thermique ou la couche opposée.
- Optimisation des plans de cuivre : Grandes surfaces de cuivre sur les couches externes, répartissant la chaleur sur la surface de la carte, réduisant les températures de pointe et les points chauds.
- Conception de l'interface du dissipateur thermique : Caractéristiques de montage du PCB et spécifications des pads thermiques assurant un couplage mécanique et thermique approprié aux systèmes de refroidissement externes.
- Validation par simulation thermique : Modélisation pré-production prédisant la distribution de la température, identifiant les améliorations de conception avant l'investissement dans la fabrication.
- Conductivité thermique des matériaux : Les matériaux de PCB à haute conductivité thermique et les matériaux d'interface thermique optimisent le transfert de chaleur des semi-conducteurs à travers le PCB vers le système de refroidissement.
Températures de fonctionnement contrôlées
En combinant son expertise en conception thermique et ses capacités de fabrication, APTPCB permet aux PCB d'étages de puissance de maintenir les températures de jonction des semi-conducteurs dans les spécifications pendant le fonctionnement à puissance maximale.
Assurer la sécurité et la fiabilité en haute tension
Les étages de puissance solaire fonctionnent à des tensions continues allant jusqu'à 1000 V, nécessitant des distances de fuite, des distances dans l'air et une isolation améliorées pour prévenir les claquages électriques ou le cheminement. Les erreurs de conception en haute tension créent des risques pour la sécurité, des échecs de certification ou des pannes sur le terrain avec de graves conséquences.
APTPCB met en œuvre des règles de conception et des contrôles de fabrication pour la haute tension, garantissant la sécurité électrique.
Éléments clés de la conception haute tension
- Règles d'espacement améliorées : Distances de fuite et distances dans l'air selon la norme IEC 62109, maintenant une séparation minimale entre les pistes haute tension et les autres conducteurs.
- Barrières d'isolation : Empilements de PCB multicouches avec des couches d'isolation dédiées, réalisant une isolation renforcée entre les sections DC et AC.
- Sélection des matériaux : Matériaux stratifiés à CTI élevé résistant au cheminement carboné et maintenant la résistance d'isolation dans des environnements extérieurs humides.
- Protection par masque de soudure : Couverture et épaisseur améliorées du masque de soudure protégeant les conducteurs de l'exposition environnementale et prévenant le cheminement de surface.
- Validation des décharges partielles : Qualification de fabrication par test corona garantissant que les conceptions résistent à une contrainte continue de haute tension sans dégradation.
- Test Hi-Pot : Test de production vérifiant la résistance d'isolement et la rigidité diélectrique entre les sections isolées, assurant la conformité de sécurité.
Tenue à la tension à long terme
Grâce à son expertise en conception haute tension et à ses processus de qualité des PCB, APTPCB fabrique des PCB d'étage de puissance qui maintiennent l'isolation électrique et la sécurité tout au long de 25 ans de durée de vie opérationnelle.
Optimisation de la disposition pour l'efficacité de la conversion de puissance
La disposition de l'étage de puissance a un impact significatif sur l'efficacité de l'onduleur par l'inductance parasite, les pertes de commutation et la génération d'EMI. Un placement et un routage soignés des composants minimisent ces effets, maximisant la conversion d'énergie et réduisant les exigences de filtrage.
APTPCB propose une optimisation de la disposition supportant une conversion de puissance à haute efficacité.
Techniques clés d'optimisation de la disposition
- Minimisation de la boucle de commutation : Placement compact des interrupteurs, diodes et condensateurs minimisant l'inductance parasite, réduisant les oscillations de tension et les pertes de commutation.
- Optimisation de la commande de grille : Routage court et à faible inductance de la commande de grille permettant des transitions de commutation rapides tout en prévenant l'oscillation ou la conduction croisée.
- Disposition symétrique : Chemins de courant équilibrés dans les conceptions multiphases assurant un partage de courant égal et une distribution thermique uniforme entre les dispositifs parallèles.
- Contrôle des EMI : Orientation stratégique des composants et mise à la terre gérant les courants de mode commun, réduisant les émissions conduites et rayonnées.
- Placement du circuit de détection : Circuits de détection de courant et de tension situés pour une mesure précise tout en maintenant l'isolation du bruit de commutation.
- Validation de la fabrication : Inspection du premier article et tests électriques vérifiant que la disposition répond aux spécifications d'efficacité et de performance.
Conversion d'énergie maximale
Grâce à une disposition optimisée et une fabrication validée, APTPCB fournit des PCB d'étage de puissance permettant une efficacité d'onduleur >98 % à la puissance nominale.
Soutien à la conformité aux normes solaires mondiales
Les étages de puissance des onduleurs solaires exigent la conformité aux normes de sécurité (UL 1741, IEC 62109), aux réglementations CEM et aux codes de réseau à l'échelle mondiale. Les processus de fabrication et la documentation doivent soutenir les programmes de certification et maintenir une production conforme.
APTPCB offre un support complet pour les certifications solaires.
Éléments clés de support à la conformité
- Règles de conception de sécurité : Fabrication selon les normes IPC Classe 3 avec un espacement amélioré supportant les exigences et les tests des agences de sécurité.
- Documentation des matériaux : Déclarations complètes RoHS, REACH et des matériaux, permettant l'accès au marché mondial et la conformité réglementaire.
- Traçabilité des processus : Suivi des lots et documentation du contrôle qualité à la réception, supportant les audits de certification et les enquêtes sur les défaillances.
- Rapports de test : Données complètes de tests électriques et thermiques démontrant la conformité aux spécifications et aux normes.
- Contrôle des changements : Processus formels de modification technique maintenant la cohérence de la production et la validité de la certification.
- Support à la certification : Assistance technique pendant les tests de certification et coordination avec les laboratoires d'essai.
Certification mondiale simplifiée
En combinant l'expertise de fabrication avec des systèmes de qualité complets, APTPCB accélère les certifications d'onduleurs solaires, permettant une certification multi-régions efficace pour soutenir les installations mondiales.
Fournir une production évolutive pour les marchés solaires
La production d'onduleurs solaires s'étend des systèmes spécialisés à faible volume aux produits résidentiels à volume élevé, nécessitant une flexibilité de fabrication et des prix compétitifs. Les partenaires de fabrication doivent soutenir le développement, la production pilote et la mise à l'échelle des volumes.
APTPCB offre une production flexible, des prototypes à la fabrication de masse.
Capacités clés de flexibilité de production
- Prototypage rapide : Fabrication de PCB à rotation rapide livrant des prototypes en 5 à 7 jours, supportant la validation de la conception et les tests de certification.
- Support NPI : Processus de fabrication NPI permettant une transition en douceur du développement à la production pilote, tout en maintenant une qualité constante.
- Production en volume : Capacité de production de masse supportant des milliers à des millions d'unités annuellement, avec des prix compétitifs et une livraison fiable.
- Optimisation DFM : Examen collaboratif de la conception identifiant les opportunités de réduction des coûts tout en maintenant les exigences de performance et de fiabilité.
- Gestion de la chaîne d'approvisionnement : Stratégies d'approvisionnement en composants et programmes d'inventaire assurant la disponibilité des matériaux pour soutenir les calendriers de production.
- Support technique : Assistance technique pour l'optimisation de la conception, les problèmes de fabrication et l'amélioration continue tout au long du cycle de vie du produit.
Partenariat fiable pour la fabrication solaire
Grâce à une fabrication évolutive et un support réactif, APTPCB permet aux fabricants d'onduleurs solaires de se concentrer sur la technologie de conversion de puissance pendant que nous livrons des PCB fiables, du concept à la production en volume.