Piirilevyn suunnittelu suurelle virralle DC/DC-muuntimeen

Ajoneuvoissa, kuten busseissa, käytetään yleensä 24 VDC järjestelmiä ja tämä ei muutu myöskään sähköajoneuvojen kohdalla. Sähköajoneuvoissakin tarvitaan siis 24 VDC matalajänniteakustoja valoille, pyyhkijöille ja muille matalan jännitteen järjestelmille. Lisäksi sähköajoneuvoissa on esimerkiksi ilmastointi ja paineilmankompressori, jotka tarvitsevat taajuusmuuttajan pyörittämään niitä. Tässä työssä suunnitellaan suuren virran piilevy DC/DC-muuntimeen, joka on osa ajoneuvokäyttöön suunnitellun invertterin ja DC/DC-muuntimen yhdistelmälaitetta. Työn pääpaino on piirilevyn suunnittelussa, mutta työssä kerrotaan lyhyesti koko laitteen kytkentä ja käyttötarkoitus. Työssä kerrotaan myös tehopiirilevylle tulevien komponenttien valinta, mitoitus ja jäähdytys. Käydään läpi suuren virran piirilevysuunnittelun mitoitusperiaatteet ja mitä seikkoja siinä erityisesti tulee ottaa huomioon. Lisäksi käsitellään piirilevyn liityntöjä ja virtakiskojen lämpenemää virranahtautumisen takia. Suunniteltua piirilevyä mitataan ja sen toimintaa kokeillaan prototyyppilaitteessa. Protoyyppilaitteella havaitaan virtakiskojen lämpenevän liikaa ja huomataan ongelma kytkenssä. Kytkentää korjattiin ja toimintaa analysoitiin uudestaan, jonka jälkeen havaittiin piirilevyn lämpenemän tippuneen 20 °C. Lopputuloksena piirilevyn lämpenemä, korjatulla kytkennällä, on suunnitellun mukainen. Lopussa esitetään piirilevyn korvaamista moduuliratkaisulla laitteen parantamiseksi sarjatuotantoon.

Vehicles such as busses usually use 24 VDC systems and this is the same for electric vechicles. This means that even electric vehicles need 24 VDC batteries for lights, whipers and for other low voltage systems. Also electric vehicles usually have for example air conditioning and air compressor and these equipment need inverter to drive them. This thesis descripes the design of a high current PCB for DC/DC-converter. The DC/DC-converter is part of a multiconverter that combines the DC/DC-converter and inverter in same enclosure. Main focus in the thesis is on the designing of a high current PCB but the whole circuit and use for the device is descriped shortly. The thesis descripes the selection, dimensioning and cooling of the components placed on the high current PCB. The dimensioning princibles of high current PCB is descriped and what matters are especially important when designing high current PCB. The thesis also analyses the connection methods to the PCB and skin effect on the busbars. Designed PCB is measured and tested in prototype device. Prototype testing shows the busbars heating too much and a problem with the circuit on the high current board is noticed. The circuit is fixed and the PCB is tested and analyzed again. The temperature rise of the PCB is noticed to be 20 °C lower with the fixed circuit. As an end result it is stated that the PCB is working as designed. In the summary it is suggested that in the future the PCB could be replaced with power module to improve the device for series production.