Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kühlung/Montage TO220/TO252


von mariner-dovb (Gast)


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Hallo, Ich arbeite an einem Projekt, bei dem der Leistungsteil entweder 
mit 4 Stück TO220 oder TO252 bestückt werden muß. In TO252 sind die 
besseren und moderneren LeistungsIc erhältlich, geht aber nur Not auch 
in TO220.
Der TO220 ist mir sympatischer, weil man gleichzeitig mit der optimalen 
Kühlung auch die Platinenbefestigung bzw. Kühlkörperbefestigung bekommt. 
Mit TO252 ist extra Kühlung nur möglich, wenn der Kühlkörper per 
Verschraubung mit der Platine auf das Plastik-Gehäuse des TO252 gepreßt 
wird, weil die kupferne Unterseite mit der Platine verlötet werden muß.
Um wieviel schlechter ist diese Kühlung für TO252 gegenüber TO220, bzw. 
wie nahe kann man mit der schlechteren Kühlung an die Grenzwerte des IC 
heran?
Vielen Dank
nw

: Verschoben durch User
von Conny G. (conny_g)


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Die Kühlung bei den SMD Komponenten funktioniert über die Platine.
Lies Dir das mal durch:
http://www.infineon.com/dgdl/smdpack.pdf?fileId=db3a304330f6860601311905ea1d4599

Die Footprints der Kühlpads auf der Platine findest Du auf Seite 15.

Bzgl Grenze: jede Padgröße hat einen Wärmewiderstand, mit dem kannst Du 
dann ausrechnen, welche Junction-Temperatur bei wieviel Leistung über 
das Bauteil entsteht. Im Datenblatt des Bauteils stehen die 
Wärmewiderstande des Bauteils und die zulässige Junction-Temperatur.

von Falk B. (falk)


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@ mariner-dovb (Gast)

>Der TO220 ist mir sympatischer, weil man gleichzeitig mit der optimalen
>Kühlung auch die Platinenbefestigung bzw. Kühlkörperbefestigung bekommt.

Stimmt.

>Mit TO252 ist extra Kühlung nur möglich, wenn der Kühlkörper per
>Verschraubung mit der Platine auf das Plastik-Gehäuse des TO252 gepreßt
>wird,

Vergiß es, der Wärmewiderstand des Kunststoffteils ist viel zu groß!
Du braucht Themal VIAs und Kupferflächen und bei größeren Leistungen 
eine Platine mit Metallkern oder ein Keramiksubstrat.

https://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper#Die_Platine_als_K.C3.BChlk.C3.B6rper

Von welchen Verlustleistungen reden wir hier?

von Nachtaktiver (Gast)


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Dein Ansatz ist genau der falsche.

Wenn du einen TO-252 verwendest dann muss sich der Kühlkörper auf der 
Unterseite befinden. Falk hat das ein Post über mir schon beschrieben.

von mariner-dovb (Gast)


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Hallo, Danke für die Antworten, aber sehr beruhigend ist es nicht.
Ich habe vor 30 Jahren mal intensiv und professionell Schaltungen samt 
Leiterplatte entwickelt, meine Kenntnisse stammen größtenteils aus '70 
und '80.
Ich bin dabei, ein altes Schiff zu renovieren, und habe dort einen 
mechanisch äußerst gediegenen Autopiloten vorgefunden, und möchte dem 
eine moderne Elektronik verpassen. Die ursprüngliche Steuerung war mit 
Relais gemacht und ohnehin kaputt. Der zugehörige Motor (leider kein 
Typenschild) hat vermutlich um die 300W/12V. Ich habe die Anordnung nun 
mit einem (chinesischen) BTN7971-Modul (und Arduino) längere Zeit im 
Dauertest laufen lassen. Dabei wurden die BTN7971 in TO252 nicht einmal 
handwarm. Weil nun einerseits ein Autopilot im wirklichen Leben sehr 
unterschiedlichen und unvorhersagbaren Betriebsbedingungen unterworfen 
ist, andererseits für den Betrieb des Schiffes sehr wichtig ist, möchte 
ich eine möglichst große thermische Reserve haben. Dann werde ich wohl 
auf TO220 zurückgreifen müssen.
Vielen Dank
nw

von Peter D. (peda)


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KK für TO-252, z.B. FISCHER ELEKTRONIK  FK 244 13 D PAK
http://de.farnell.com/fischer-elektronik/fk-244-13-d-pak/k-hlk-rper-f-r-d-pak-25-c-w/dp/4302424

Die Kontakfläche sollte auf allen Layern mit reichlich Vias geroutet 
werden.

von stromtuner (Gast)


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Es gibt diese SMD Transistoren in der Tat "verkehrt herum" gebogen. 
Sodass die Rückseite nach der SMD-Bestückung nach oben zeigt. Hatten wir 
mal versehentlich bei Farnell bestellt...
Ansonst ruhig dreie parallel auf die Platine löten und hausgemachte 
Platinen bekommen idR ein etwas größeres Loch unter den Transistor, 
sodass man mit dem Lötkolben und etwas Zinn beherzt die Unterseite 
verzinnen kann. Das bildet dann die Wärmebrücke. Kühlkörper, wie schon 
genannt, kommt dann auf die Unterseite der Platine. Sonst Thermalvias 
ohne Ende, KK kommt dann links un rechts neben den Transistor (siehe 
oben von Fischer)

von Stromtuner (Gast)


Angehängte Dateien:

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Oder als intarsienarbeit. Platine aussägen und n 1.5er Alublech 
einziehen. Oben 0.25er Kupfer und doppelseitig montageklebeband. Siehe 
Bild.

von mariner-dovb (Gast)


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Hallo Ihr, damit Ihr seht, wie das mit dem Kühlproblem bei TO252 
ausgegangen ist, hier meine Lösung:
Bei dem BTN7970 ist die Kühlfahne mit dem Ausgang verbunden. Ich habe 
nun eine Kupferfläche rund um die Kühlfahne definiert, und den 
Kabelanschluß per Lötosen/Kabelschuh-Verschraubung direkt neben die 
Kühlfahne auch in diese Kupferfläche plaziert. Dadurch hat das 
Anschlußkabel eine enge thermische Kopplung und trägt mit zur Kühlung 
bei. Hoffentlich reicht das!

Ist es schon jemandem gelungen einen Platinenhersteller aus Alibaba oder 
Made-in-China.com dazu zu bringen, eine Prototypenserie (10 stck) zu 
einem guten Preis herzustellen? Oder wie kommt man sonst zu solch 
kleinen Stückzahlen?
Vielen Dank
nw

von MaWin (Gast)


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mariner-dovb schrieb:
> Der TO220 ist mir sympatischer, weil man gleichzeitig mit der optimalen
> Kühlung auch die Platinenbefestigung bzw. Kühlkörperbefestigung bekommt.

Nein.
Niemals.
In beiden Fällen (Platine hängt am auf den im Gehäuse befestigten KK 
geschraubten TO220 bzw. Kühlkörper hängt am auf die befestigte Platine 
gelöteten TO220) würde die mechanische Verbindung über die gelöteten 
Anschlussbeine erfolgen, die werden aber heiss und das Lötzinn weich, 
der Ausfall ist vorprogrammiert.

Ein fest mit der Platine verbundener Kühlkörper, auf den dann der 
Tranistor geschraubt wird der dann auf die Platine gelötet wird, hat 
allerdings auch ein Probelm: Bei Wärmeausdehnung entstehen mechanische 
Spannungen an den Lötverbindungen. Wer klug ist, knicke also die 
Anschlussbeine zumidnest um 90 Grad, oder gar im Zick-Zack. Meistens ist 
aber die Platine so biegsam. daß sie der Wärmeausdehnung ohne viel Kraft 
folgt.

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AN1040-D.PDF

mariner-dovb schrieb:
> Mit TO252 ist extra Kühlung nur möglich, wenn der Kühlkörper per
> Verschraubung mit der Platine auf das Plastik-Gehäuse des TO252 gepreßt
> wird, weil die kupferne Unterseite mit der Platine verlötet werden muß.

Nein, Kühlung kommt immer von unten.

Man kann TO252 (ebenso wie TO220) mit einer Feder auf einen Kühlkörper 
klemmen (notfalls mit Isolierscheibe dazwischen), man kann auch beide 
mit einer Kupferfläche auf der Platine verlöten wenn die geringe 
Kühlwirkung reicht.

von Teo D. (teoderix)


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MaWin schrieb:
> Wer klug ist, knicke also
> ...
> oder gar im Zick-Zack.
Funst prima mit ner Aderendhülsen Quetschzange :)
(die Billigteile für 7-15€)

von Waidler (Gast)


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mariner-dovb schrieb:
> Ist es schon jemandem gelungen einen Platinenhersteller aus Alibaba oder
> Made-in-China.com dazu zu bringen, eine Prototypenserie (10 stck) zu
> einem guten Preis herzustellen? Oder wie kommt man sonst zu solch
> kleinen Stückzahlen?

Da gibt es mittlerweile sehr viele. Ich bestelle ab und zu mal was von 
diesem Anbieter:

http://smart-prototyping.com/PCB-Prototyping.html

Qualität ist gut (habe da bisher nur zweilagige Platinen bestellt), 
Preis mehr als in Ordnung, Lieferzeit ist auch im Rahmen.

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