KoREMA - Croatian Society for Communications, Computing, Electronics, Measurement and Control
Abstract
Today\u27s power electronics systems are typically manufactured using non-standard parts, resulting in labor-intensive manufacturing processes, increased cost and poor reliability. As a possible way to overcome these problems, this paper discusses an integrated approach to design and manufacture power electronics systems to improve performance, reliability and cost effectiveness. Addressed in the paper are the technologies being developed for integration of both power supplies and motor drives. These technologies include the planar metalization to eliminate bonding wires, the integration of power passives, the integration of current sensors, the development of power devices to facilitate integration as well as to improve performance, and the integration of necessary CAD tools to address the multidisciplinary aspects of integrated systems. The development of Integrated Power Electronics Modules (IPEMs) is demonstrated for two applications: (1) 1 kW asymmetrical half-bridge DC-DC converter and (2) 1–3 kW motor drive for heating, ventilation and air conditioning (HVAC). Electrical and thermal design tradeoffs of IPEMs and related enabling technologies are described in the paper.Današnji sustavi energetske elektronike se obično proizvode iz nestandardnih dijelova. Posljedica toga je laboratorijska proizvodnja elektroničkih učinskih pretvarača, povećani troškovi i smanjena pouzdanost. Jedan od mogućih načina prevladavanja ovih poteškoća jest integralni pristup projektiranju i proizvodnji sustava energetske elektronike. Posebice se razmatraju tehnologije razvijene za integraciju učinskih krugova i motora. Ove tehnologije uključuju postupke planarne metalizacije za izbjegavanje žičanih vodova, integraciju pasivnih dijelova učinskih krugova, integraciju strujnih senzora, te razvoj takvih poluvodičkih komponenata koje olakšavaju integraciju i poboljšavaju karakteristike uređaja. Pri projektiranju, zbog multidisciplinarnih aspekata integriranih sustava, treba primijeniti nužne CAD alate. Razvoj integriranih modula elektroničkih učinskih pretvarača (engl. integrated power electronics modules, IPEM) ilustriran je na dvije primjene: (1) istosmjerni pretvarač snage 1 kW u asimetričnom polumosnom spoju i (2) elektromotorni pogon snage 1 . . . 3 kW za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju (engl. heating, ventilation and air conditioning, HVAC). Na IPEM-u objašnjeni su projektantski i tehnološki kompromisi električkog i toplinskog projekta
