Làm thế nào chặt chẽ tôi có thể gắn TO-220 vào một thanh xe buýt?

Tôi đang xây dựng một mạch chuyển mạch nhỏ gồm 8 MOSFET (chặn hai hướng, mỗi hướng 4 hướng), nên chuyển đổi 100-200A ở khoảng 1kHz.

Tôi đã kết luận rằng vì PCB với lớp đồng dày không có sẵn, một giải pháp tốt hơn nhiều chỉ đơn giản là gắn MOSFET trực tiếp trên thanh cái, mà cáp điện cũng được gắn. Vì vậy, tôi chỉ cần hàn chân Nguồn giữa các MOSFET (trong không khí mở). Điều này giải quyết một số vấn đề: tản nhiệt tốt, giảm điện áp thấp từ cáp sang MOSFET và dễ dàng lắp / thay thế tất cả các bộ phận với rất ít hàn.

Câu hỏi của tôi là: tôi nên thắt chặt gói TO-220 vào thanh cái như thế nào? Tôi có đúng không khi cho rằng tất cả các thiết bị điện tử đều nằm trong phần nhựa đen, và do đó tôi có thể thắt chặt nó cứng như tôi muốn không? Có bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào, ví dụ như cong vênh do nhiệt gây ra kết nối kém, v.v.?

Đây là sơ đồ của tôi cho sự tò mò:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Chỉnh sửa: Đã thêm liên kết đến bảng dữ liệu MOSFET . Bảng dữ liệu từ nhà sản xuất hiển thị chi tiết gói, nhưng không hiển thị D được kết nối với tab.

Phần bạn đang cố gắng để thoát nhiệt nằm ở trung tâm của phần nhựa màu đen và được gắn vào khung chì. Làm biến dạng khung chì (phần kim loại) bằng cách quá nóng sẽ dẫn đến việc truyền nhiệt kém và thậm chí có thể làm hỏng liên kết của khuôn với khung chì hoặc chính khuôn nếu nó uốn cong khung kim loại mềm, thậm chí chỉ một chút.

Bạn không nên nhô phần có chứa khuôn như thể hiện ở phần bên trái của ảnh - lý tưởng nhất là phần bạn muốn tiếp xúc mật thiết với tản nhiệt. Vít được bù đắp bởi vì nó bất tiện khi đặt vít ngay qua trung tâm của khuôn nhưng bạn thực sự đang cố gắng tạo ra sự tiếp xúc và một số áp lực giữa phần dưới nhựa và tản nhiệt. Một số nhà sản xuất sử dụng clip lò xo tự đẩy nhựa. Từ một trang Infineon , đây là một phần với một cái chết nội bộ khổng lồ. Hãy nhớ rằng khuôn là silicon giòn và khung chì mềm và dễ uốn.

Vishay Siliconix khuyến nghị mô-men xoắn 15 in-lb (1,7 Nm) cho các gói TO-220 của họ. Có lợi thế hạn chế hơn 10 in-lb, như được hiển thị ở đây:

Nó khá phổ biến để sử dụng tua vít và cờ lê mô-men xoắn với các thiết bị điện, và giống như bất kỳ thứ gì khác mà chúng có thể yêu cầu hiệu chuẩn và kiểm tra thường xuyên. Những thứ rẻ tiền như được sử dụng bởi các tay súng, vv bắt đầu từ khoảng 50 đô la Mỹ.

Tôi có đúng không khi cho rằng tất cả các thiết bị điện tử đều nằm trong phần nhựa đen,

Đúng,

và do đó tôi có thể thắt chặt nó như tôi muốn?

Không, vì điều đó sẽ làm biến dạng phần kim loại mà bạn đang vặn vào thanh cái và điều đó sẽ không đẹp với phần bên trong của phần nhựa đen :)

Nhưng giả sử bạn không có kế hoạch sử dụng vũ lực thô:

Công việc ép vỏ vào thanh kim loại là giảm thiểu độ dày của lớp mỡ nhiệt giữa vỏ và thanh. Tại một số điểm, sự gia tăng áp lực đó sẽ không làm giảm đáng kể độ dày nữa. Tôi gọi đó là "nhanh tay với một tuốc nơ vít thông thường"; nhưng tôi chắc chắn một tài liệu tiêu chuẩn chính thức đó.

EDIT với biểu dữ liệu thay thế thực sự hiển thị tab được kết nối với cống, mạch của bạn có ý nghĩa hơn rất nhiều :)

Vì vậy, có, trong trường hợp đó, không có mỡ nhiệt. Thay vào đó, tôi chỉ đơn giản là hàn nó vào thanh xe buýt bằng cách

• áp dụng dán hàn và đặt các bóng bán dẫn trên thanh cái (không nhất thiết phải bảo vệ chúng bằng vít, trừ khi lắp ráp có thể trải qua các rung động đáng kể: trong trường hợp đó, vít bắt buộc để giảm nguy cơ nứt khớp hàn),
• làm nóng thanh cái từ bên dưới đến điểm mà chất hàn dán tan chảy và tiếp xúc tốt,
• tắt máy sưởi
• và sau đó ngay lập tức bắt đầu làm mát nó xuống, có thể bằng một luồng không khí trong lành, để đảm bảo "sóng nhiệt" đến từ bên dưới sẽ không đạt được nhiệt độ cao hơn nhiều. Mặc dù vậy, đừng lạm dụng nó với việc hạ nhiệt, vì những thay đổi nhiệt nhanh không tốt cho các tính chất của mối hàn cũng như tính toàn vẹn của bóng bán dẫn của bạn.

Lưu ý có thể dễ dàng hơn để làm điều này với gói 263.

Tôi khuyên bạn nên kiên trì với các kết nối hiện tại với các gói TO-220, bạn đang tạo ra một kịch bản dịch vụ / sửa chữa trường ác mộng cho chính mình. Đối với bất kỳ ứng dụng chuyên nghiệp nào, tốt hơn hết là chọn một thiết bị dựa trên mô-đun như thế này . Các mô-đun là tốt nhất khi xem xét bất cứ điều gì phải được bắt vít vào một tổ hợp thanh cái và chúng không quá đắt ngày nay.
Khi bạn nhận được trong phạm vi 50-100 A, kích thước cáp có xu hướng trở nên khó sử dụng và phải được neo chắc chắn. Mối hàn đơn giản luôn có nguy cơ và có thể trở nên giòn theo thời gian.

Đối với bất cứ sở thích nào bạn nên xem xét:

1. Bu lông giữ gói đến thanh cái cho TO-220 quá nhỏ. Ngay cả khi bạn sử dụng toàn bộ đường kính của kích thước lỗ lắp TO-220, bạn vẫn không thể đạt được áp suất tab> 10 in / lbs với bất kỳ sự ổn định lâu dài thực sự nào, ngay cả với máy giặt bằng thép và lò xo. Tiếp xúc áp lực như thế này là không khả thi ở dòng điện cao.

2. Hàn gói TO-220 luôn là một lựa chọn nhưng hàn nhiều thiết bị vào thanh cái là một giải pháp không thể thực hiện được, không chắc bạn có thể sửa chữa nó không.
   Hàn gói hàng vào một dải đồng (Tôi sử dụng các tab đồng ETP 0,125 x 0,5 x 1,25 cho mục đích này). Chúng có thể dễ dàng được hàn trong ngăn kéo SMT (thêm tab, sau đó khi nhiệt độ tăng thêm thiết bị với thông lượng ở mặt sau), các tab như cho phép kích thước bu lông lắp nhiều và lớn hơn nhiều với khả năng mô-men xoắn hợp lý. Khi bạn vặn các tab vào thanh cái, hãy làm sạch các khớp nhưng không sử dụng mỡ tản nhiệt vì nó không dẫn điện. Luôn luôn sử dụng máy giặt bằng thép và lò xo dưới đai ốc và máy giặt phẳng dưới đầu vít.

3. Kết nối khung dẫn TO-220 không được thiết kế cho các kết nối dây miễn phí, đặc biệt là ở dòng điện cao hơn. Nếu bạn phải làm điều này, sau đó sử dụng một ferrule dây hàn như thế này để đảm bảo một mối hàn không căng thẳng ít có khả năng nhiệt độ tuổi. Bạn cũng cần phải hỗ trợ dây, vì khung chì sẽ bị hỏng nếu bạn có môi trường rung trung bình. Các khung chì không được tiếp xúc với bất kỳ lực bên hoặc lực uốn nào. Đó là một ý tưởng tốt để hỗ trợ các kết nối như thế này với một rào cản hai mảnh như một cách giải tỏa căng thẳng.

Từ biểu đồ, có vẻ như 10 in-lb là mô-men xoắn bạn nên sử dụng.

Do có thể có vấn đề về sưởi ấm và cơ học, tôi khuyên bạn nên sử dụng máy giặt khóa kim loại giữa đầu vít và tab TO-220. Ngoài ra, bạn nên giảm thiểu phần nhô ra, nhưng không quá ngắn để các khách hàng tiềm năng ở vị trí dễ bị ngắn đến thanh xe buýt.
Tôi là một người tin tưởng vững chắc rằng không có giáo viên nào tốt hơn kinh nghiệm, vì vậy hãy tiếp tục và xây dựng mạch, nó sẽ "cho bạn thấy" bất kỳ thiếu sót nào mà thiết kế của bạn có thể có. Hãy nhớ rằng điều này là ổn đối với một nguyên mẫu , không phải cho một sản phẩm thương mại đã hoàn thành.

Làm thế nào chặt chẽ là 7nm. Sử dụng đai ốc và bu-lông w / máy giặt khóa sao bên ngoài và một miếng khóa cố định khóa cố định sẽ giữ một gói to220 một cách an toàn.