3母线排低电感结构设计

3.1叠层母线排结构

由邻近效应原理可知，某一导体的高频电流在邻近的导体层会形成辐射干扰电流。对于双层铜排，当电流源路径与地平面互相叠层并使间距满足绝缘层厚度远小于母排宽度时，高频电流将主要分布在两块铜排相临近的两个内部平面上，部分高频磁场可以相互抵消，相当于等效减小了回路电感。叠层母线排与平行母线排电感大小比较如图2所示。

3.2电流路径设计

如果连接线路和器件构成一个“回路”，即如图3上半部分所示回路。换流回路上叠加的各感应电压将会和直流母线电压一起加在功率器件上，产生关断电压尖峰。尖峰过高可能造成器件过压击穿、增大开关损耗、加剧共模干扰，甚至带来局部放电的危险。因此，在母线排结构设计中，应该尽量避免回路或者保持电流回路交叉。

3.3电容安排设计

大功率器中分布杂散电感的抑制离不开缓冲电容和电解电容，出于成本考虑，一般选用铝电解电容支撑母线直流电压，由于其耐压等级低，需要大量串并联，连接线路上的杂散电感会造成各并联电容间高频电流分布不均匀，距离功率器件较近的电容会承受高于额定值的电流而急剧发热，因此这两者是工业工程应用中的主要问题。在电容结构设计中，主要影响因素分别是：电容端子设计方向、电容串联结构设计。图4分别测量了不同电容端子设计电感的值，图5给出了典型设计方案和主流低电感设计方案中电容串联方式的不同。从图5中可以得出这样的结论，电容端子的方向对电感有较大影响，而电容采用无环路串联方式可以极大的降低母排电感。图6给出了电容端子设计良好时母排电流的有限元分析，由图6可以看出在母线排表面电流分布十分均匀，等效作用降低了电感。