MICROCHIP AN4306 Montageanleitung für Sockelloses Stromversorgungsmodul
Einführung
Dieser Anwendungshinweis enthält Empfehlungen zur ordnungsgemäßen Montage des Sockellosen Leistungsmoduls am Kühlkörper und an der Leiterplatte. Befolgen Sie die Montageanweisungen, um sowohl thermische als auch mechanische Belastungen zu begrenzen.
Schnittstelle zwischen Sockellosem Leistungsmodul und Kühlkörper
In diesem Abschnitt wird die Schnittstelle zwischen dem Sockellosen Leistungsmodul und dem Kühlkörper beschrieben.
Abscheidung von Phasenwechselmaterialien (PCM)
Um den geringstmöglichen thermischen Widerstand zwischen Gehäuse und Kühlkörper zu erreichen, kann auf dem trägerlosen Leistungsmodul eine wabenförmige Ablagerung von Phasenwechselmaterial aufgebracht werden. Verwenden Sie eine Siebdrucktechnik, um eine gleichmäßige Ablagerung mit einer Mindestdicke von 150 μm bis 200 μm (5.9 mils bis 7.8 mils) auf dem trägerlosen Leistungsmodul sicherzustellen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Microchip empfiehlt Loctite PSX-Pe. Diese Art von thermischer Schnittstelle minimiert das Auspumpen. Das Auspumpen wird durch thermische Zyklen verursacht, die zwischen den beiden Kontaktflächen auftreten.
Aluminiumfolien mit PCM
Um den geringstmöglichen Wärmewiderstand zwischen Gehäuse und Kühlkörper zu erreichen, kann die Aluminiumfolie mit PCM auf beiden Seiten (Kunze Crayotherm – KU-ALF5) zwischen dem sockellosen Leistungsmodul und dem Kühlkörper angebracht werden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Befestigen des Moduls ohne Sockel am Kühlkörper
Die ordnungsgemäße Befestigung des Sockellosen Leistungsmoduls am Kühlkörper ist wichtig, um eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten. Der Kühlkörper und die Kontaktfläche des Sockellosen Leistungsmoduls müssen flach und sauber sein (kein Schmutz, keine Korrosion und keine Beschädigungen), um mechanische Belastungen bei der Befestigung des Sockellosen Leistungsmoduls zu vermeiden und eine Erhöhung des Wärmewiderstands zu vermeiden.
Notiz: Die empfohlene Ebenheit beträgt <50 μm für 100 mm durchgehend und die empfohlene Rauheit beträgt Rz 10. Platzieren Sie das sockellose Leistungsmodul mit dem PCM oder die Aluminiumfolie mit PCM über den Kühlkörperlöchern und üben Sie einen leichten Druck darauf aus.
- Für das BL1- und BL2-Basislos-Stromversorgungsmodul:
- Setzen Sie die M4-Schraube und die Federscheibe (DIN 137A) in das Montageloch ein. Der Schraubenkopf- und Scheibendurchmesser muss typischerweise 8 mm betragen. Ziehen Sie die Schraube fest, bis dieser endgültige Drehmomentwert erreicht ist. (Das maximal zulässige Drehmoment finden Sie im Produktdatenblatt.)
- Für das BL3-Basislos-Stromversorgungsmodul:
- Setzen Sie die M3-Schrauben und die Federscheiben (DIN 137A) in die Befestigungslöcher ein. Der Schraubenkopf- und Scheibendurchmesser muss typisch 6 mm betragen.
- Die fünf M3-Schrauben müssen mit 1/3 des Enddrehmoments angezogen werden. Reihenfolge: 1 – 2 – 4 – 3 – 5.
- Die fünf M3-Schrauben müssen mit 2/3 des Enddrehmoments angezogen werden. Reihenfolge: 1 – 5 – 3 – 4 – 2.
- Die fünf M3 Schrauben müssen mit dem endgültigen Drehmoment angezogen werden. Reihenfolge: 3 – 5 – 4 – 2 – 1.
Das maximal zulässige Drehmoment finden Sie im Produktdatenblatt. Um diesen Vorgang für alle Sockellosen-Leistungsmodule durchzuführen, verwenden Sie einen Schraubendreher mit kontrolliertem Drehmoment.
Leiterplattenmontage auf dem Sockellosen Leistungsmodul
Nachfolgend sind die Schritte zur Montage der Leiterplatte auf dem Sockellosen Stromversorgungsmodul aufgeführt.
- Platzieren Sie die Abstandshalter auf dem Kühlkörper in der Nähe des trägerlosen Leistungsmoduls. Die Abstandshalter müssen 10±0.1 mm hoch sein.
- Notiz: Das sockellose Modul ist 9.3 mm hoch. Die Abstandshalter müssen sich in der Nähe der sockellosen Leistungsmodule befinden, um Vibrationen zu vermeiden und gleichzeitig die Isolationsanforderungen zu erfüllen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Die Leiterplatte muss am sockellosen Leistungsmodul montiert und mit den Abstandshaltern verschraubt werden. Ein Montagedrehmoment von 0.6 Nm (5 lbf·in) wird empfohlen.
- Löten Sie alle elektrischen Anschlüsse des Leistungsmoduls an die Leiterplatte. Für die Befestigung der Leiterplatte am Modul ist kein sauberes Lötflussmittel erforderlich, da eine wässrige Modulreinigung nicht zulässig ist.
Notiz: Vertauschen Sie diese beiden Schritte nicht, denn wenn zunächst alle Pins mit der Leiterplatte verlötet werden, führt das Aufschrauben der Leiterplatte auf die Abstandshalter zu einer Verformung der Leiterplatte und damit zu mechanischer Belastung, die die Leiterbahnen beschädigen oder die Komponenten auf der Leiterplatte zerstören kann.
Für eine effiziente Produktion kann ein Wellenlötverfahren verwendet werden, um die Anschlüsse an die Leiterplatte zu löten. Jede Anwendung, jeder Kühlkörper und jede Leiterplatte können unterschiedlich sein; das Wellenlöten muss von Fall zu Fall bewertet werden. In jedem Fall muss eine ausgewogene Lotschicht jeden Pin umgeben.
Löcher in der Leiterplatte (siehe Abbildung 4-1) sind erforderlich, um die Befestigungsschrauben zu entfernen, mit denen das bodenlose Leistungsmodul am Kühlkörper befestigt wird. Diese Zugangslöcher müssen groß genug sein, damit Schraubenkopf und Unterlegscheiben ungehindert hindurchpassen, wobei die normale Toleranz bei der Position der Leiterplattenlöcher berücksichtigt werden muss.
Der Abstand zwischen der Unterseite der Leiterplatte und dem bodenlosen Leistungsmodul ist sehr gering. Microchip empfiehlt nicht, bedrahtete Komponenten über dem Modul zu verwenden. Um die Umschaltspannung zu reduzieren,tagEs können SMD-Entkopplungskondensatoren der Stromanschlüsse VBUS und 0/VBUS verwendet werden. (Siehe Abbildung 4-1). Achten Sie auf Sicherheit beim Umgang mit schweren Komponenten wie Elektrolyt- oder Polypropylenkondensatoren, Transformatoren oder Induktoren, die um das Strommodul herum platziert sind. Wenn sich diese Komponenten im selben Bereich befinden, fügen Sie Abstandshalter hinzu, sodass das Gewicht dieser Komponenten auf der Platine nicht vom Strommodul ohne Sockel, sondern von den Abstandshaltern getragen wird. Die Pinbelegung kann sich je nach Konfiguration ändern. Die Pinbelegung finden Sie im Produktdatenblatt. Jede Anwendung, PCM, PCB und Abstandshalterplatzierung ist anders und muss von Fall zu Fall bewertet werden.
BL1-, BL2- und BL3-Montage auf derselben Leiterplatte
- Die Baugruppenbeschreibung besteht aus drei Sockellosen Leistungsmodulen: Zwei BL1 Sockellose Leistungsmodule für die Gleichrichterbrücke, ein BL2 und ein BL3 Sockelloses Leistungsmodul für die Dreiphasenbrückenkonfiguration.
- Baugruppe für einen dualen AC-Schalter auf einem BL3-Leistungsmodul zur Ausführung einer Kontaktmatrix für die Stromerzeugung in Flugzeugen (bis zu 50 kW).
Abschluss
Dieser Anwendungshinweis enthält Empfehlungen zur Montage des Sockellosen Moduls. Die Anwendung dieser Anweisungen trägt dazu bei, die mechanische Belastung der Leiterplatte und des Sockellosen Leistungsmoduls zu verringern und so einen langfristigen Betrieb des Systems sicherzustellen. Die Montageanweisungen für den Kühlkörper müssen ebenfalls befolgt werden, um den geringstmöglichen Wärmewiderstand von den Leistungschips bis zum Kühler zu erreichen. Alle diese Vorgänge sind unerlässlich, um die beste Systemzuverlässigkeit zu gewährleisten.
Änderungsverlauf
Revision | Datum | Beschreibung |
A | 11/2021 | Die folgenden Änderungen werden in dieser Revision vorgenommen:
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