MICROCHIP AN4306 Istruzioni di montaggio per modulo di alimentazione senza base

Introduzione

Questa nota applicativa fornisce raccomandazioni per montare in modo appropriato il modulo di alimentazione senza base sul dissipatore di calore e sul PCB. Seguire le istruzioni di montaggio per limitare sia gli stress termici che quelli meccanici.

Interfaccia tra modulo di alimentazione senza base e dissipatore di calore

Questa sezione descrive l'interfaccia tra il modulo di alimentazione senza base e il dissipatore di calore.

Deposizione di materiale a cambiamento di fase (PCM)

 

Per ottenere la resistenza termica minima al dissipatore di calore, è possibile applicare una deposizione di materiale a cambiamento di fase in nido d'ape sul modulo di potenza senza base. Utilizzare una tecnica di serigrafia per garantire una deposizione uniforme di uno spessore minimo di 150 μm a 200 μm (5.9 mils a 7.8 mils) sul modulo di potenza senza base, come mostrato nella figura seguente. Microchip consiglia Loctite PSX-Pe. Questo tipo di interfaccia termica riduce al minimo il pump-out. Il pump-out è causato dal ciclo termico che si verifica tra le due superfici di accoppiamento.

Fogli di alluminio con PCM

Per ottenere la minima resistenza termica tra case e dissipatore di calore, è possibile applicare un foglio di alluminio con PCM su entrambi i lati (Kunze Crayotherm—KU-ALF5) tra il modulo di alimentazione senza base e il dissipatore di calore, come mostrato nella figura seguente.

Montaggio del modulo senza base sul dissipatore di calore

Il corretto montaggio del modulo di potenza senza base sul dissipatore di calore è essenziale per garantire un buon trasferimento di calore. Il dissipatore di calore e la superficie di contatto del modulo di potenza senza base devono essere piatti e puliti (senza sporcizia, senza corrosione e senza danni) per evitare sollecitazioni meccaniche quando il modulo di potenza senza base è montato e per evitare un aumento della resistenza termica.

Nota: La planarità consigliata è <50 μm per 100 mm continui e la rugosità consigliata è Rz 10. Posizionare il modulo di alimentazione senza base con il PCM o il foglio di alluminio con il PCM sopra i fori del dissipatore di calore ed esercitare una leggera pressione.

• Per i moduli di alimentazione senza base BL1 e BL2:
  • Inserire la vite M4 e la rondella elastica (DIN 137A) nel foro di montaggio. La testa della vite e il diametro della rondella devono essere di 8 mm tipici. Serrare la vite fino a raggiungere questo valore di coppia finale. (Vedere la scheda tecnica del prodotto per la coppia massima consentita).
• Per il modulo di alimentazione senza base BL3:
  • Inserire le viti M3 e le rondelle elastiche (DIN 137A) nei fori di montaggio. La testa della vite e il diametro della rondella devono essere di 6 mm tipici.

• Le cinque viti M3 devono essere serrate a 1/3 della coppia finale. Ordine: 1 – 2 – 4 – 3 – 5.
• Le cinque viti M3 devono essere serrate a 2/3 della coppia finale. Ordine: 1 – 5 – 3 – 4 – 2.
• Le cinque viti M3 devono essere serrate alla coppia finale. Ordine: 3 – 5 – 4 – 2 – 1.

Per la coppia massima consentita, consultare la scheda tecnica del prodotto. Per eseguire questa operazione per tutti i moduli di potenza senza base, utilizzare un cacciavite con coppia controllata.

Assemblaggio PCB sul modulo di alimentazione senza base

Di seguito sono riportati i passaggi per assemblare il PCB sul modulo di alimentazione senza base.

1. Posizionare i distanziali sul dissipatore di calore vicino al modulo di alimentazione senza base. I distanziali devono essere alti 10±0.1 mm.
   • Nota: Il modulo senza base è alto 9.3 mm. I distanziali devono essere vicini ai moduli di potenza senza base per evitare vibrazioni, rispettando al contempo i requisiti di isolamento, come mostrato nella figura seguente. Il PCB deve essere montato sul modulo di potenza senza base e avvitato ai distanziali. Si consiglia una coppia di montaggio di 0.6 Nm (5 lbf·in).
2. Saldare tutti i pin elettrici del modulo di potenza al PCB. Non è richiesto alcun flusso di saldatura pulito per fissare il PCB al modulo poiché la pulizia del modulo con acqua non è consentita.

Nota: Non invertire questi due passaggi, perché se tutti i pin vengono saldati prima al PCB, avvitando il PCB sui distanziatori si crea una deformazione del PCB, con conseguente sollecitazione meccanica che può danneggiare le piste o rompere i componenti sul PCB.

Per una produzione efficiente, è possibile utilizzare un processo di saldatura a onda per saldare i terminali al PCB. Ogni applicazione, dissipatore di calore e PCB possono essere diversi; la saldatura a onda deve essere valutata caso per caso. In ogni caso, uno strato di saldatura ben bilanciato deve circondare ogni pin.

I fori nel PCB (vedere Figura 4-1) sono necessari per rimuovere le viti di montaggio che fissano il modulo di alimentazione senza base al dissipatore di calore. Questi fori di accesso devono essere grandi per consentire alla testa della vite e alle rondelle di passare liberamente, consentendo una normale tolleranza nella posizione dei fori del PCB.

Lo spazio tra la parte inferiore del PCB e il modulo di alimentazione senza base è molto basso. Microchip non consiglia di utilizzare componenti through hole sopra il modulo. Per ridurre la commutazione su voltages, possono essere utilizzati condensatori di disaccoppiamento SMD dei terminali di potenza VBUS e 0/VBUS. (Vedere Figura 4-1). Garantire la sicurezza durante la manipolazione di componenti pesanti come condensatori elettrolitici o in polipropilene, trasformatori o induttori posizionati attorno al modulo di potenza. Se questi componenti si trovano nella stessa area, aggiungere distanziatori in modo che il peso di questi componenti sulla scheda non sia gestito dal modulo di potenza senza base ma dai distanziatori. Il pin out può cambiare in base alla configurazione. Vedere la scheda tecnica del prodotto per la posizione del pin out. Ogni applicazione, PCM, PCB e posizionamento dei distanziatori è diverso e deve essere valutato caso per caso.

Assemblaggio BL1, BL2 e BL3 sullo stesso PCB

1. La descrizione dell'assemblaggio è composta da tre moduli di potenza senza base: due moduli di potenza senza base BL1 per il ponte raddrizzatore, un modulo di potenza senza base BL2 e un modulo di potenza senza base BL3 per la configurazione del ponte trifase.

• Assemblaggio di un interruttore CA doppio su un modulo di alimentazione BL3 per realizzare una matrice di contatti per la generazione di energia per aeromobili (fino a 50 kW).

Conclusione

Questa nota applicativa fornisce raccomandazioni relative al montaggio del modulo senza base. L'applicazione di queste istruzioni contribuirà a ridurre lo stress meccanico sul PCB e sul modulo di alimentazione senza base per garantire il funzionamento a lungo termine del sistema. È inoltre necessario seguire le istruzioni di montaggio sul dissipatore di calore per ottenere la minima resistenza termica dai chip di alimentazione fino al dissipatore. Tutte queste operazioni sono essenziali per garantire la migliore affidabilità del sistema.

Cronologia delle revisioni

Revisione	Data	Descrizione
A	11/2021	In questa revisione vengono apportate le seguenti modifiche: Aggiornato il documento secondo gli standard Microchip. Il numero del documento è stato aggiornato a DS00004306. Il numero della nota applicativa è stato aggiornato in AN4306.

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Modello DS00004306A

Documenti / Risorse

MICROCHIP AN4306 Istruzioni di montaggio per modulo di alimentazione senza base [pdf] Guida utente AN4306 Istruzioni di montaggio per modulo di alimentazione senza base, AN4306, Istruzioni di montaggio per modulo di alimentazione senza baseModulo di alimentazione senza base

Riferimenti

• Manuale d'uso