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Forum: Platinen Alukühlkörper als Sammelschiene?


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Autor: J. T. (chaoskind)
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MoinMoin,

ich bastel grad einen Motorsteller. 4mal IRLZ34N parallel und 4mal 
MBR2545CT als Freilaufdioden. Die Drains der Mosfet sitzen ja auf der 
Kühlfahne und Bein2. Und sie kommen auf einen Alukühlkörper.

Nun Frage ich mich, ob es möglich ist, den Kühlkörper als eine Art 
Sammelschiene zu benutzen. Also ein dickes Kabel an den Kühlkörper, 
statt 4 dünnerer an die Beinchen der Mosfets?

Selbes Spiel mit den Freilaufdioden, die haben ihr Kühlfähnchen auf der 
Versorgungsspannungsseite. Also wollte ich auch hier eine dicke Leitung 
an den Kühlkörper schrauben, anstatt 4 dünne...

Hat da jemand Erfahrung mit? Macht das Alu Propleme, von wegen 
Oxidschicht?

MfG Chaos

Autor: Tor Fstock (Gast)
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Koennte man, sollte man aber nicht, wegen zufaelligen Kurzschluessen. 
Eher die Komponenten isolieren.

Autor: J. T. (chaoskind)
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Tor Fstock schrieb:
> Koennte man, sollte man aber nicht, wegen zufaelligen Kurzschluessen.
> Eher die Komponenten isolieren.

Und wenn die Kühlkörper auf unterschiedlichen Potentialen räumlich weit 
genug getrennt sind, so dass auch beim kompletten Umklappen der 
Kühlkörper kein Kontakt bestehen könnte?

Ansonsten sähe ich da keine Möglichkeit für einen Kurzschluss. Zumindest 
keiner, bei dem es einen Unterschied machte, ob ich über die Kühlkörper 
oder die Beinchen versorge.

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Autor: Wühlhase (Gast)
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Theoretisch kann man das machen. Es ist allerdings ratsam, den 
Kühlkörper vor zufälliger Berührung zu schützen. Also ein Gehäuse 
drumherum bauen oder so. Weit weg hilft nicht, das knallt früher oder 
später. Siehe Murphys Gesetz.

Die Frage ist noch, wie lange das halten soll. Die Kühlfahnen sind oft 
aus Kupfer, und die Verbindung Cu<>Al ist oft eher unangenehmer Natur. 
Ein Stück Copalblech sollte da schon dazwischen. Und ja, Al oxidiert 
schnell und zuverlässig (innerhalb von Minuten, Al ist sehr 
reaktionsfreudig), die Kontaktierung will gut überlegt sein. Für den 
elektrischen Kontakt würde sich eine Zahnscheibe gut machen, was 
allerdings die thermische Verbindung versaut.

Autor: Jens G. (jensig)
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Es ist sicherlich auch eine EMV-Frage, denn der KK strahlt wie eine 
Antenne, wenn er mit dem vermutlich getakteten Drain"signal" gespeist 
wird.

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Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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"Copalblech"

Was für ein Blech ist das? Kennt das jeder? Gibts dafür ein Beispiel?

MfG

Autor: Jörg E. (jackfritt)
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Warum nicht eine Kupfersammelschiene für die Elektrische Seite und auf 
die andere Seite der Kupferschiene die Kühlkörper?

Autor: J. T. (chaoskind)
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Jörg E. schrieb:
> Warum nicht eine Kupfersammelschiene für die Elektrische Seite und auf
> die andere Seite der Kupferschiene die Kühlkörper?

Das hat Gründe des Vorhandenseins von Material :D

Jens G. schrieb:
> Es ist sicherlich auch eine EMV-Frage, denn der KK strahlt wie eine
> Antenne, wenn er mit dem vermutlich getakteten Drain"signal" gespeist
> wird.

Wird wahrscheinlich nicht so schlimm werden, geplant ist PWM mit um und 
bei 200Hz

Wühlhase schrieb:
> Die Frage ist noch, wie lange das halten soll. Die Kühlfahnen sind oft
> aus Kupfer, und die Verbindung Cu<>Al ist oft eher unangenehmer Natur.
> Ein Stück Copalblech sollte da schon dazwischen. Und ja, Al oxidiert
> schnell und zuverlässig (innerhalb von Minuten, Al ist sehr
> reaktionsfreudig), die Kontaktierung will gut überlegt sein. Für den
> elektrischen Kontakt würde sich eine Zahnscheibe gut machen, was
> allerdings die thermische Verbindung versaut.

Das waren genau meine Bedenken.... nuja dann werd ich halt über die 
Beinchen gehen. Danke euch für die Antworten

Autor: Manfred (Gast)
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J. T. schrieb:
> Also ein dickes Kabel an den Kühlkörper,

In der aktuellen c't ist ein kurzer Artikel zu USVn mit zwei Bildern, wo 
ich auf einem genau diese Konstruktion sehe: Zwei TO-220 auf einem 
Kühlkörper und mittig ein fettes Kabel mit Kabelschuh angeschraubt.

Ich wüsste keinen Grund, das nicht zu machen.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Christian S. schrieb:

> "Copalblech"
>
> Was für ein Blech ist das? Kennt das jeder? Gibts dafür ein Beispiel?

Eher nicht.
Du solltest nach "Cupal" suchen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wühlhase (Gast)
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Verzeihung - natürlich heißt das zeug Cupal.
http://www.promet.com/produkte/blechtechnik/cupal-bleche.html

Autor: J. T. (chaoskind)
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Die Dioden scheinen aus unterschiedlichen Chargen zu sein.... bei einer 
ist die Kühlfahne eher silbrig, die drei anderen haben einen leichten 
Stich richtung Kupferfarben. Die silbrigen sehen eher wie Alu aus...

P.S. das Foto ist nicht so dolle geworden

Autor: nachtmix (Gast)
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J. T. schrieb:
> ie silbrigen sehen eher wie Alu aus...

Ist aber immer Kupfer, -nur mit unterschiedlicher Oberflächenbehandlung.



J. T. schrieb:
> Macht das Alu Propleme, von wegen
> Oxidschicht?

Die auf vielen Kühlkörpern vorhandene Eloxalschicht isoliert elektrisch 
hervorragend (Netzspannung) und leider auch thermisch beträchtlich.
Falls machbar und zulässig, fräst man sie deshalb unter den 
Montageflanschen weg, oder man verwendet gleich nicht eloxierte 
Kühlkörper.

Autor: Manfred (Gast)
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nachtmix schrieb:
> Falls machbar und zulässig, fräst man sie deshalb unter den
> Montageflanschen weg, oder man verwendet gleich nicht eloxierte
> Kühlkörper.

Dummes Zeug, die schwarz-eloxierte Oberfläche gibt die Wärme besser ans 
Umfeld ab als Alu-blank.

Ob der Übergang vom Bauteil zum KK blank besser ist als eloxiert, muß 
noch recherchiert werden, kannst Du es belegen?

Autor: nachtmix (Gast)
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Wühlhase schrieb:
> Die Kühlfahnen sind oft
> aus Kupfer, und die Verbindung Cu<>Al ist oft eher unangenehmer Natur.
> Ein Stück Copalblech sollte da schon dazwischen.

Ich halte das für übertrieben.
Ich habe vor einiger Zeit eine Schaltung revidiert, die ca. 30 Jahre in 
einer agressiven Atmosphäre (HCl, HNO3, HF) gelaufen war.
So aggressiv, dass es die vergoldeten Beinchen von einigen 
Kleinleistungstransistoren 2N2222A durch(!)gefressen hat. Die 
Transistoren mit verzinnten Beinchen haben das weitaus besser 
überstanden, obwohl auch da die Gehäuse total verrostet waren.
Die über 20 TO-220-Triacs der Schaltung waren ,-mit Wärmeleitpaste 
natürlich-, auf einfache 2mm Aluminiumbleche montiert, und bei keinem 
der Flansche war eine nennenswerte Korrosion vorhanden.




Manfred schrieb:
> kannst Du es belegen?

Bei diesem Ton denke ich gar nicht daran.
Dann musst du eben dumm sterben.

Autor: Karl (Gast)
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nachtmix schrieb:
> Bei diesem Ton denke ich gar nicht daran.

Musst Du auch nicht. Deine Behauptung ist Quatsch.

Al2O3 hat eine erstaunlich gute Wärmeleitfähigkeit, deswegen wird es 
auch als Substrat für hochwertige Chips verwendet. Zwar nur 1/10tel von 
Aluminium, aber immerhin 10mal so viel wie übliche Silikonpads.

Autor: Codix (Gast)
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J. T. schrieb:
> Hat da jemand Erfahrung mit? Macht das Alu Propleme, von wegen
> Oxidschicht?

Ja. Machen wir seit Jahren so. Es gibt kein Problem mit Korrosion oder 
dergleichen.
Wir verwenden blanke Alukühlkörper für die MOSFETs. Die werden blank auf 
die Kühlkörper geschraubt, da ist nicht einmal Wärmeleitpaste 
dazwischen, weil sonst der Übergangswiderstand schlecht wäre.
Die Oberfläche zur Aufnahme der MOSFETs des Kühlkörpers wird vorher 100% 
plan gefräst.
Die Kupferkabel werden mittel Kabelringöse direkt auf den Kühlkörper 
aufgeschraubt. Als Schrauben verwenden wir vernickelte Produkte. D.h., 
MOSFETs und die Kabelringe werden mit vernickelten Schrauben direkt mit 
dem
Al-Kühlkörper verschraubt.
Die Kabelringösen sind aus Kupfer und verzinnt. Wie man sie überall 
kaufen kann.

Wir haben Lastströme bis 800A/Kühlkörper und da
tut sich bzgl. Korrosion nichts, absolut nichts.
Und das schon seit über einem Jahrzehnt.

Alles andere ist dummes Gelaber.

Autor: Hirnschaden, H. (Firma: Happy Computing MDK Inc.) (hirnschaden)
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Ainen gudden!

Codix schrieb:
> Alles andere ist dummes Gelaber.

Wenn man weiß was man macht ist das natürlich alles ganz einfach. Aber 
Du hast doch auch Deine Erfahrungen gesammelt.

Vielleicht hast Du aber auch nur bei der Materialkombination, der 
Beschaltung und den Umweltbedingungen Schwein gehabt.

Ich hab' nämlich von nichts 'ne Ahnung. Ich weiß nichmal ob das so wie 
von Dir beschrieben funktioniert. 🐴

Dwianea
hirnschaden

Autor: Wühlhase (Gast)
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Codix schrieb:
> Ja. Machen wir seit Jahren so. Es gibt kein Problem mit Korrosion oder
> dergleichen.
Auch wenn der Strom für die Reaktion zwischen Cu und Al völlig 
irrelevant ist und ich deine Aussage (dummes Gelaber) eher unter 
"schmaler Horizont" verbuche:
Danke für den Erfahungsbericht. Es ist gut zu wissen, wenn andere das 
bereits ausprobiert haben.

Autor: J. T. (chaoskind)
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Codix schrieb:
> Ja. Machen wir seit Jahren so. Es gibt kein Problem mit Korrosion oder
> dergleichen.

Erst einmal vielen Dank für deinen Erfahrungsbericht.

Kein Problem mit Korrosion ist schon mal schön. Aber wie bekommt ihr das 
vernünftig kontaktiert? Bisher hab ich nur rumgespielt, aber um 
überhaupt Strom in den KK zu bekommen, musste ich schon kräftig an der 
Oberfläche kratzen.

Planfräsen und absolut direkt sofort die MOSFETs raufschrauben?

Und wie ist das mit der Planheit der Kühlfahnen? Wenn die "ein 
Hohlkreuz" macht, drückt die Schraube das sicher Platt, aber was wenn 
sie ein "Bauch" macht? Dann würden die äusseren Ränder ja einfach 
hochstehen.

Oder mach ich mir viel zuviel Gedanken?...

An die Fräse komm ich wohl erst nächste Woche wieder ran.

Autor: Karl (Gast)
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J. T. schrieb:
> Bisher hab ich nur rumgespielt, aber um
> überhaupt Strom in den KK zu bekommen, musste ich schon kräftig an der
> Oberfläche kratzen.

Dann wird der wohl eloxiert gewesen sein.

Eine Eloxalschicht ist bis 200µm dick und sehr hart. Die kannst Du 
runterschleifen, runterfräsen, oder mit einem Flachsenker runterbohren 
(erst Bohrloch, dann Flachsenken, dann Gewinde bohren).

> Planfräsen und absolut direkt sofort die MOSFETs raufschrauben?

Die nach den Fräsen oder Flachsenken (für die Öse) entstehende 
Oxidschicht ist sehr dünn und wesentlich weicher als die Eloxalschicht. 
Die kratzt Du schon beim Aufschrauben an.

Für die Kühlfahnen reicht es, kurz vor dem Aufschrauben nochmal mit 
feinem Schmirgelpapier drüberzugehen (800er), oder die Kühlkörper direkt 
nach dem Planfräsen luftdicht einzuwickeln.

Für die Öse würde ich den Empfehlungen - naja, eigentlich sind es 
Vorschriften - zum Anschluss von Schutzleitern folgen: Eine Zahnscheibe 
direkt auf den Kühlkörper, dann die Öse, dann die Schraube.

Alu hat einen winzigen Nachteil: Unter Druck "fließt" es weg. Das 
heisst, eine fest angezogene Verbindung kann mit der Zeit locker werden, 
weil das Alu als Gegenfläche ausweicht. Dagegen kann man permanent Druck 
aufbauen, indem man eine Zahnscheibe unterlegt.

Autor: Schreiber (Gast)
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Karl schrieb:
> Du
> runterschleifen, runterfräsen, oder mit einem Flachsenker runterbohren
> (erst Bohrloch, dann Flachsenken, dann Gewinde bohren).

Erst bohrloch, dann Senken (oder entgraten), dann selbstschneidende 
Schraube.
Ist billiger...

Autor: J. T. (chaoskind)
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Karl schrieb:
> Dann wird der wohl eloxiert gewesen sein.
>
> Eine Eloxalschicht ist bis 200µm dick und sehr hart. Die kannst Du
> runterschleifen, runterfräsen, oder mit einem Flachsenker runterbohren
> (erst Bohrloch, dann Flachsenken, dann Gewinde bohren).

Ist er tatsächlich :D

Vielen Dank für deine Ausführungen

Schreiber schrieb:
> Erst bohrloch, dann Senken (oder entgraten), dann selbstschneidende
> Schraube.
> Ist billiger...

Das wird Gebastel, keine Großserie. Da kann man sich mal erlauben nen 
Gewinde zu schneiden. Andrerseits wäre bei ner Selbstschneidenden keine 
Luft mehr am Alu nach dem reinschrauben. Die säße also direkt im Alu, 
ohne Oxidkrams dazwischen.

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