Seberapa ketat saya bisa memasang TO-220 ke bar bus?

Saya sedang membangun sirkuit switching kecil yang terdiri dari 8 MOSFET (bi-directional blocking, 4 di setiap arah), yang harus beralih 100-200A pada sekitar 1kHz.

Saya telah menyimpulkan bahwa karena PCB dengan lapisan tembaga tebal tidak tersedia, solusi yang jauh lebih baik adalah dengan memasang MOSFET langsung pada bar bus, di mana kabel daya juga dipasang. Jadi, saya hanya perlu menyolder pin Sumber antara MOSFET (di udara terbuka). Ini memecahkan beberapa masalah: disipasi termal yang baik, drop tegangan rendah dari kabel ke MOSFET dan pemasangan / penggantian semua komponen yang mudah dengan penyolderan yang sangat sedikit.

Pertanyaan saya adalah: seberapa ketat saya harus mengencangkan paket TO-220 ke bar bus? Apakah saya benar berasumsi bahwa semua elektronik ada di dalam bagian plastik hitam, dan karena itu saya dapat mengencangkannya sekeras yang saya mau? Adakah potensi masalah, mis. Panas meleleh yang menyebabkan koneksi buruk dll?

Inilah skema saya untuk yang penasaran:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Edit: Menambahkan tautan ke lembar data MOSFET . Lembar data dari pabrikan menampilkan detail paket, tetapi tidak menunjukkan D terhubung ke tab.

Bagian yang Anda coba untuk mengeluarkan panas kira-kira berada di tengah bagian plastik hitam dan dipasang pada rangka timah. Mendistorsi bingkai timah (bagian logam) dengan pengetatan yang berlebihan akan menghasilkan perpindahan panas yang buruk dan bahkan dapat merusak ikatan cetakan ke rangka timah atau cetakan itu sendiri jika membengkokkan rangka logam lunak, bahkan sedikit.

Anda tidak harus menggantungkan bagian yang berisi cetakan seperti yang ditunjukkan di bagian kiri foto Anda - idealnya itu adalah bagian yang Anda inginkan dalam kontak intim dengan pendingin. Sekrup diimbangi karena tidak nyaman menempatkan sekrup tepat di tengah-tengah die, tetapi Anda benar-benar mencoba membuat kontak dan beberapa tekanan antara bagian di bawah plastik dan pendingin. Beberapa produsen menggunakan klip pegas yang mendorong plastik itu sendiri. Dari halaman Infineon , ini adalah bagian dengan internal die yang besar. Perlu diingat bahwa cetakan silikon rapuh dan rangka timah lunak dan lunak.

Vishay Siliconix merekomendasikan torsi 15 in-lb (1,7 Nm) untuk paket TO-220 mereka. Ada keuntungan terbatas lebih dari 10 in-lb, seperti yang ditunjukkan di sini:

Cukup umum untuk menggunakan obeng dan kunci pas torsi dengan perangkat daya, dan seperti yang lainnya, mereka mungkin memerlukan kalibrasi dan pengujian berkala. Yang murah seperti yang digunakan oleh pandai besi dll mulai dari sekitar $ 50 AS.

Apakah saya benar menganggap bahwa semua elektronik berada di dalam bagian plastik hitam,

Iya,

dan karena itu saya dapat mengencangkannya sekeras yang saya inginkan?

Tidak, karena itu akan merusak bagian logam yang Anda pasang di bar bus, dan itu tidak akan cocok dengan bagian dalam dari bagian plastik hitam :)

Tetapi dengan asumsi Anda tidak berencana menggunakan kekuatan mentah:

Tugas menekan kasing pada bar logam adalah untuk meminimalkan ketebalan lapisan pelumas termal antara kasing dan bar. Pada titik tertentu, peningkatan tekanan tidak akan secara signifikan mengurangi ketebalan lagi. Saya akan menyebutnya "tangan-cepat dengan obeng biasa"; tapi saya yakin dokumen standar resmi itu.

Sunting dengan lembar data alternatif yang benar-benar menunjukkan tab terhubung ke saluran, rangkaian Anda jauh lebih masuk akal :)

Jadi ya, dalam hal ini, tidak ada pelumas termal. Alih-alih, saya terus terang saja menyoldernya ke bar bus lewat

• menerapkan pasta solder dan menempatkan transistor di bus bar (tidak harus bahkan mengamankan mereka dengan sekrup, kecuali jika perakitan dapat mengalami getaran substansial: dalam hal itu sekrup wajib untuk mengurangi risiko retak sendi solder),
• memanaskan bus bar dari bawah ke titik bahwa pasta solder meleleh dan membuat kontak yang baik
• matikan pemanasnya,
• dan kemudian segera mulai mendinginkannya, mungkin dengan aliran udara segar, untuk memastikan "gelombang panas" yang datang dari bawah tidak akan mencapai suhu yang jauh lebih tinggi. Namun, jangan berlebihan dengan pendinginan, karena perubahan termal yang cepat tidak baik untuk sifat sambungan solder maupun integritas transistor Anda.

Perhatikan bahwa mungkin lebih mudah untuk melakukan ini dengan paket 263.

Saya menyarankan bahwa jika Anda bertahan dengan koneksi arus tinggi ke paket TO-220 Anda membuat skenario layanan / perbaikan lapangan mimpi buruk untuk Anda sendiri. Untuk aplikasi profesional apa pun, lebih baik memilih perangkat berbasis modul seperti ini . Modul sejauh ini merupakan yang terbaik ketika mempertimbangkan apa pun yang harus dibaut ke perakitan busbar dan mereka tidak terlalu mahal saat ini.
Setelah Anda mencapai kisaran 50-100 A maka ukuran kabel cenderung menjadi berat dan harus ditambatkan dengan kuat. Sendi solder sederhana selalu berisiko dan dapat menjadi rapuh dari waktu ke waktu.

Untuk hobi apa pun Anda harus mempertimbangkan:

1. Baut yang menahan paket ke busbar untuk TO-220 terlalu kecil. Bahkan jika Anda menggunakan seluruh diameter ukuran lubang pemasangan TO-220, Anda tidak mungkin dapat mencapai tekanan tab> 10 in / lbs dengan stabilitas jangka panjang, bahkan dengan pencuci baja dan pegas. Kontak bertekanan seperti ini tidak memungkinkan pada arus tinggi.

2. Menyolder paket TO-220 selalu menjadi pilihan, tetapi menyolder banyak perangkat ke busbar adalah solusi yang tidak bisa dijalankan, kecil kemungkinan Anda bisa memperbaikinya.
   Solder paket ke strip tembaga (saya menggunakan tab tembaga ETP 0,125 x 0,5 x 1,25 untuk tujuan ini). Ini dapat dengan mudah disolder dalam laci SMT (tambahkan tab, kemudian ketika suhu menambahkan perangkat dengan fluks di belakang), tab seperti ini memungkinkan beberapa ukuran baut pemasangan yang jauh lebih besar dengan kemampuan torsi yang masuk akal. Saat Anda memasang tab pada busbar, bersihkan sambungannya tetapi jangan gunakan gemuk heatsink karena konduktif secara listrik. Selalu gunakan flat steel dan spring washer di bawah mur dan flat washer di bawah kepala sekrup.

3. Koneksi frame timah TO-220 tidak dirancang untuk koneksi kabel gratis, terutama pada arus yang lebih tinggi. Jika Anda harus melakukan ini, maka gunakan ferrule kawat solder seperti ini untuk memastikan sambungan solder bebas stres lebih kecil kemungkinannya untuk bertambah usia. Anda juga perlu mendukung kabel, karena rangka rangka akan putus jika Anda memiliki lingkungan getaran sedang. Leadframe tidak boleh terkena sisi atau gaya lentur apa pun. Merupakan ide bagus untuk mendukung koneksi seperti ini dengan penghalang dua bagian sebagai penghilang stres.

Dari grafik, sepertinya 10 in-lb adalah torsi yang harus Anda gunakan.

Karena kemungkinan pemanasan dan masalah mekanis, saya sarankan menggunakan mesin cuci kunci logam antara kepala sekrup dan tab TO-220. Selain itu, Anda harus meminimalkan overhang, tetapi tidak terlalu pendek sehingga lead berada dalam posisi yang cenderung pendek ke bar bus.
Saya sangat percaya bahwa tidak ada guru yang lebih baik daripada pengalaman, jadi lanjutkan dan bangun sirkuit, itu akan "menunjukkan kepada Anda" segala kekurangan yang mungkin dimiliki desain Anda. Perlu diingat bahwa ini OK untuk prototipe , bukan untuk produk komersial jadi.

Seberapa ketat 7nm. Gunakan mur dan baut dengan pencuci kunci bintang eksternal dan setetes loker pengunci ulir permanen akan menahan paket to220 dengan aman.