Насколько плотно я могу установить TO-220 на шину?

Я строю небольшую коммутационную цепь, состоящую из 8 МОП-транзисторов (двунаправленная блокировка, по 4 в каждом направлении), которая должна переключать 100-200А при частоте около 1 кГц.

Я пришел к выводу, что, поскольку печатная плата с толстым медным слоем недоступна, гораздо лучшим решением будет просто установить MOSFET непосредственно на шину, к которой также крепятся силовые кабели. Таким образом, мне нужно только припаять контакт источника между полевыми МОП-транзисторами (на открытом воздухе). Это решает несколько проблем: хорошее тепловое рассеяние, низкое падение напряжения от кабеля к MOSFET и легкий монтаж / замена всех компонентов с очень малой пайкой.

У меня вопрос: насколько плотно я должен прикрепить пакет TO-220 к шине? Правильно ли я предположить, что вся электроника находится внутри черной пластиковой детали, и поэтому я могу затянуть ее так сильно, как хотелось бы? Есть ли потенциальные проблемы, например, деформация тепла, вызывающая плохое соединение и т. Д.?

Вот моя схема для любопытных:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Изменить: Добавлена ссылка на таблицу данных MOSFET . Лист данных от производителя, показывающий детали пакета, но не показывающий D, связанный с вкладкой.

Часть, из которой вы пытаетесь получить тепло, находится примерно в центре черной пластиковой детали и установлена ​​напротив свинцовой рамы. Искажение свинцовой рамы (металлической детали) из-за перетягивания приведет к плохой теплопередаче и может даже повредить соединение матрицы с свинцовой рамой или самой матрицей, даже если она слегка изогнет свинцовую раму из мягкого металла.

Вы не должны нависать над частью, которая содержит матрицу, как показано в левой части вашей фотографии - в идеале это та часть, которую вы хотите в тесном контакте с радиатором. Винт смещен, потому что неудобно вставлять винт прямо через центр матрицы, но вы действительно пытаетесь создать контакт и некоторое давление между деталью под пластиком и радиатором. Некоторые производители используют пружинные зажимы, которые давят на сам пластик. Со страницы Infineon , здесь часть с огромным внутренним штампом. Имейте в виду, что матрица из хрупкого кремния, а свинцовая рама мягкая и податливая.

Vishay Siliconix рекомендует крутящий момент в 15 фунтов на кв. Дюйм (1,7 Нм) для своих упаковок TO-220. Существует ограниченное преимущество над 10-фунтовыми, как показано здесь:

Довольно часто используют динамометрические отвертки и гаечные ключи с силовыми устройствами, и, как и все остальное, они могут требовать регулярной калибровки и тестирования. Недорогие, которые используются оружейниками и т. Д., Стоят от 50 долларов США.

Правильно ли я предположить, что вся электроника находится внутри черной пластиковой детали,

да,

и что я могу поэтому затянуть его так сильно, как хотел бы?

Нет, так как это приведет к деформации металлической детали, которую вы привинчиваете к шине, и это не будет хорошо сочетаться с внутренностями черной пластмассовой детали :)

Но при условии, что вы не планируете использовать грубую силу:

Задача прижать корпус к металлическому стержню - минимизировать толщину слоя термопасты между корпусом и стержнем. В какой-то момент это увеличение давления не приведет к значительному уменьшению толщины. Я бы назвал это «быстрым ручным способом с помощью обычной отвертки»; но я уверен, что официальные стандартные документы это.

РЕДАКТИРОВАТЬ с альтернативной таблицы данных, которая фактически показывает, что вкладка подключена к стоку, ваша схема имеет гораздо больше смысла :)

Так что да, в этом случае нет термопасты. Вместо этого я бы просто припаял его к шине

• нанесение паяльной пасты и размещение транзисторов на шине (необязательно даже крепление их винтом, если узел не может подвергаться значительным вибрациям: в этом случае винт обязателен для уменьшения риска растрескивания паяных соединений),
• нагревание шины снизу до такой степени, что паяльная паста плавится и обеспечивает хороший контакт,
• выключить отопление,
• и затем немедленно начните охлаждать его, возможно, потоком свежего воздуха, чтобы убедиться, что "волна тепла", идущая снизу, не достигнет гораздо более высокой температуры. Не переусердствуйте с охлаждением, так как быстрые тепловые изменения не очень хороши для свойств паяного соединения и целостности вашего транзистора.

Обратите внимание, что это может быть проще сделать с пакетом 263.

Я бы посоветовал вам, если вы продолжаете работать с высокоточными соединениями с пакетами TO-220, вы создаете для себя сценарий обслуживания / ремонта в полевых условиях. Для любого профессионального приложения гораздо лучше выбрать устройство на основе модуля, такое как это . Модули на сегодняшний день являются лучшими, если учитывать все, что должно быть прикреплено болтами к сборке сборных шин, и сегодня они не слишком дороги.
Как только вы попадаете в диапазон 50-100 А, размеры кабелей становятся громоздкими и должны быть прочно закреплены. Простые паяные соединения всегда подвержены риску и со временем могут стать хрупкими.

Для любого хобби вы должны рассмотреть:

1. Болт, удерживающий пакет на шину для TO-220, слишком мал. Даже если вы используете весь диаметр монтажного отверстия TO-220, вы вряд ли сможете достичь давления> 10 дюймов / фунтов при любой реальной долговременной устойчивости, даже с помощью стальной и пружинной шайбы. Напорные контакты, такие как это, нежизнеспособны при больших токах.

2. Пайка пакета TO-220 всегда является опцией, но пайка нескольких устройств на шину является неосуществимым решением, вряд ли вы когда-нибудь сможете его починить.
   Припаяйте пакет к медной полоске ( для этой цели я использую медные вкладки ETP 0,125 x 0,5 x 1,25 ). Их можно легко припаять в выдвижном ящике SMT (добавить вкладку, а затем, когда она достигнет температуры, добавить устройство с флюсом на задней панели), такие вкладки позволяют использовать многократные и намного большие размеры крепежных болтов с разумной способностью крутящего момента. Когда вы привинчиваете выступы к сборной шине, очищайте соединения, но не используйте смазку радиатора, так как она не является электропроводящей. Всегда используйте стальную плоскую и пружинную шайбу под гайкой и плоскую шайбу под головкой винта.

3. Соединения TO-220 со свинцовой рамой не предназначены для свободных проводных соединений, особенно при более высоком токе. Если вам нужно это сделать, то используйте обжимную проволочную проволоку, подобную этой, чтобы обеспечить беспроблемное паяное соединение с меньшей вероятностью температурного старения. Вам также необходимо поддерживать провод, так как ведущая рама сломается, если у вас есть даже среда со средней вибрацией. Ведущая рама не должна подвергаться воздействию каких-либо боковых или изгибающих сил. Хорошей идеей будет поддерживать такие соединения с помощью двухкомпонентного барьера для снятия напряжения.

Из графика видно, что крутящий момент, который вы должны использовать, равен 10 дюйм-фунтам.

Из-за возможных нагревательных и механических проблем я рекомендую использовать металлическую стопорную шайбу между головкой винта и выступом TO-220. Кроме того, вы должны минимизировать свес, но не настолько короткий, чтобы выводы были в положении, склонном к короткому замыканию на шине.
Я твердо убежден в том, что нет лучшего учителя, чем опыт, поэтому продолжайте и создайте схему, она "покажет вам" любые недостатки, которые может иметь ваш дизайн. Имейте в виду, что это нормально для прототипа , а не для готового коммерческого продукта.

Насколько плотно 7 нм. Используйте гайку и болт ж / внешней звездой стопорную шайбу и мазок постоянного шкафчика нить Loctite будет держать пакет TO220 надежно.