MICROCHIP AN4306 无底座电源模块安装说明
介绍
本应用笔记提供了将无基板电源模块正确安装到散热器和 PCB 上的建议。 按照安装说明限制热应力和机械应力。
无底座功率模块与散热器之间的接口
本节介绍无基功率模块与散热器之间的接口。
相变材料 (PCM) 沉积
为了实现最低的散热片热阻，可以在无底座功率模块上应用蜂窝状相变材料沉积。 使用丝网印刷技术，确保在无基板电源模块上均匀沉积最小厚度为150μm至200μm（5.9mils至7.8mils），如下图所示。 Microchip 推荐 Loctite PSX-Pe。 这种热界面最大限度地减少了泵出。 泵出是由两个配合表面之间发生的热循环引起的。
PCM铝箔
为了达到最低的外壳到散热器的热阻，可以在无底座功率模块和散热器之间应用双面 PCM 铝箔（Kunze Crayotherm—KU-ALF5），如下图所示。
将无基板模块安装到散热器
将无底座功率模块正确安装到散热器对于保证良好的热传递至关重要。 散热片与无底座功率模块接触面必须平整、清洁（无脏物、无腐蚀、无损伤），以免无底座功率模块安装时产生机械应力，避免热阻增加。
笔记： 对于 50 mm 连续，建议平面度 <100 μm，建议粗糙度为 Rz 10。将带有 PCM 的无底座功率模块或带有 PCM 的铝箔放在散热孔上方，并对其施加较小的压力。
- 对于 BL1 和 BL2 无底座电源模块：
- 将 M4 螺钉和弹簧垫圈 (DIN 137A) 插入安装孔。 螺钉头和垫圈的直径必须为 8 mm（典型值）。 拧紧螺钉，直到达到最终扭矩值。 （有关允许的最大扭矩，请参见产品数据表）。
- 对于BL3无底座电源模块：
- 将 M3 螺钉和弹簧垫圈 (DIN 137A) 插入安装孔。 螺钉头和垫圈的直径必须为 6 mm（典型值）。
- 五个 M3 螺钉必须拧紧至最终扭矩的 1/3。 顺序：1 – 2 – 4 – 3 – 5。
- 五个 M3 螺钉必须拧紧至最终扭矩的 2/3。 顺序：1 – 5 – 3 – 4 – 2。
- 必须将五个 M3 螺钉拧紧至最终扭矩。 顺序：3 – 5 – 4 – 2 – 1。
有关允许的最大扭矩，请参阅产品数据表。 要对所有无底座电源模块执行此操作，请使用扭矩可控的螺丝刀。
无基板电源模块上的 PCB 组装
以下是在无基板电源模块上组装 PCB 的步骤。
- 将垫片放在靠近无底座电源模块的散热器上。 垫片的高度必须为 10±0.1 mm。
- 笔记： 无基模块高 9.3 毫米。 垫片必须靠近无底座电源模块以避免任何振动，同时满足绝缘要求，如下图所示。 PCB 必须安装到无底座电源模块并用螺钉固定到垫片上。 建议使用 0.6 Nm (5 lbf·in) 的安装扭矩。
- 将电源模块的所有电气引脚焊接到 PCB 上。 由于不允许用水清洗模块，因此不需要干净的助焊剂即可将 PCB 连接到模块上。
笔记： 不要颠倒这两个步骤，因为如果所有引脚都先焊接到 PCB，将 PCB 拧到垫片上会导致 PCB 变形，从而导致机械应力，从而损坏轨道或损坏 PCB 上的组件。
为了实现高效生产，可以使用波峰焊工艺将端子焊接到 PCB 上。 每个应用程序、散热器和 PCB 都可能不同； 波峰焊必须根据具体情况进行评估。 在任何情况下，每个引脚周围都必须有一层均衡的焊料。
PCB 上的孔（参见图 4-1）是拆卸将无底座电源模块固定到散热器上的安装螺钉所必需的。 这些检修孔必须足够大，以便螺钉头和垫圈自由穿过，允许 PCB 孔位置的正常公差。
PCB底部与无底座电源模块之间的间隙非常低。 Microchip 不建议在模块上方使用通孔元件。 减少切换音量tages，可以使用电源端VBUS和0/VBUS的SMD去耦电容。 （见图 4-1）。 在处理放置在电源模块周围的电解电容器或聚丙烯电容器、变压器或电感器等重型组件时确保安全。 如果这些组件位于同一区域，请添加垫片，这样电路板上这些组件的重量就不会由无底座电源模块承受，而是由垫片承受。 引脚输出可以根据配置而改变。 请参阅产品数据表了解引脚位置。 每个应用程序、PCM、PCB 和垫片放置都是不同的，必须根据具体情况进行评估。
同一 PCB 上的 BL1、BL2 和 BL3 组装
- 组装描述由三个无底座电源模块组成：两个用于整流桥的BL1无底座电源模块，一个用于三相桥配置的BL2和一个BL3无底座电源模块。
- 装配 BL3 电源模块上的双交流开关，以执行用于飞机发电（最高 50 kW）的接触矩阵。
结论
本应用笔记提供了有关安装无基板模块的建议。 应用这些说明将有助于降低 PCB 和无基电源模块上的机械应力，以确保系统的长期运行。 还必须遵循散热器的安装说明，以实现从功率芯片到冷却器的最低热阻。 所有这些操作对于保证最佳系统可靠性至关重要。
修订历史
| 修订 | 日期 | 描述 |
| A | 11/2021 | 本次修订有以下变化：
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MICROCHIP AN4306 无底座电源模块安装说明 [pdf] 用户指南 AN4306 Baseless Power Module 安装说明, AN4306, Mounting Instruction for Baseless Power ModuleBaseless Power Module |
