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【詳解】Wolfspeed WolfPACK模塊中PressFIT引腳的系統設計優勢

日期:2021-03-03 來源:第三代半導體產業網作者:Cree | Wolfspeed閱讀:662
核心提示:什么是 PressFIT技術?Wolfspeed WolfPACK模塊中PressFIT引腳的系統設計優勢在哪里?
在連接電路時,有各種連接方法可供設計者選擇,而每種方法都有其各自的利弊。
 
螺絲端子是一種常見的連接方法,該方法使用螺絲壓緊電線并固定連接。這是一種永久性的連接方法,不過也可以進行調整。然而,螺絲端子用于機械應力環境(即振動)中時,可能會出現可靠性問題,而且在擰緊螺絲時需要謹慎選擇扭矩。
 
焊接是另一種連接方法,該方法可實現兩個電路間永久性連接,具有牢固的機械連接優勢。然而焊接是永久性的,如果將來需要對連接器或電線進行必要的更改,那么這種方法就不太適用。此外,焊接還存在與焊接接頭質量有關的問題,如果接頭焊接不良,可能會損壞線纜、連接器以及PCB。
 
繞接法是將電線緊緊纏繞在引腳上的一種連接方法。這種方法很靈活,非常適用于原型設計。但是,這種連接不是永久性的,對于機械應力環境來說并不理想。連接斷開可能會導致電線末端受損。
 
連接器是設計者最為常用的方法之一,相比上述電路連接方法,具備諸多優勢。首先,連接器支持多條線纜,因此非常適用于跨板間的數據總線連接。連接器還支持機械極性,僅允許一種特定方向,防止連接錯誤。連接器可同時支持電源和數據,且具有機械配件(如螺絲),可確保對連接器牢牢固定。但是,連接器成本不菲、機械循環次數有限,且易因灰塵、化學物質和濕氣等環境因素受損。
 
幸運的是,還有一種替代連接方法。它提供機械固定、適用于原型設計和最終產品;安裝簡單且可同時支持電源和數據應用。這就是:PressFIT引腳。
 
 
什么是 PressFIT技術?
 
PressFIT 技術是一種完備的連接方法,該方法采用的是具有弓形主體的引腳。引腳在插入合適尺寸且具有鍍層的 PCB 通孔時將受到壓縮,從而建立電氣連接并保持機械可靠性。PressFIT不依賴于焊接或任何其他連接方法來固定住引腳。
 
優勢 1:簡單
 
PressFIT 連接器的設計支持簡單、高效安裝,無需緊固、使用專用設備或進行多次操作。在全新 Wolfspeed WolfPACKTM 功率模塊中,引腳與 PCB 上的孔對齊,模塊經推合到位。插入后,模塊即被機械固定并實現電氣連接。
 
優勢 2:更高功率傳輸
 
與其他一些連接方法相比,在有鍍層的通孔和引腳之間建立安全的機械連接可支持更高的電流傳輸。PressFIT 的熱特性(包括散熱)更為出色。增大的電流容量和增強的熱性能均對功率模塊應用有益。因此,Wolfspeed WolfPACK 功率模塊非常適用于各種轉換器拓撲,如有源整流器、降壓和升壓電路。
 
優勢 3:低故障率
 
相比其他連接方法,PressFIT 連接器的故障率位列最低行列。通常情況下,PressFIT 故障率為 0.005 FIT(其中 1 FIT 表示器件在 10^9 小時中出現一次故障),而螺絲端子連接和焊接的故障率都高達 0.5 FIT。PressFIT 是高可靠性要求應用的最佳解決方案,進而使得 Wolfspeed WolfPACK 模塊非常適用于具有此類可靠性要求的應用,如可再生能源功率轉換、并網轉換器、工業電機驅動器等。
 
優勢 4:原型設計
 
由于使用 PressFIT 引腳的模塊通過插入 PCB 即可進行簡單安裝,因此,其安裝快速并可輕松部署在原型設計中。此外,由于可移除連接,使得該模塊可在其他項目、設計或配置中重復使用。因此,在 Wolfspeed WolfPACK 模塊中使用 PressFIT 引腳大大簡化了原型設計流程。
 
雖然易于安裝,但 PressFIT 引腳建立的連接卻非常可靠,適合在最終產品中使用。因此,使用了 Wolfspeed WolfPACK 模塊的原型與最終產品非常相似。除開發階段數得以減少之外,工程師還能夠在原型設計階段更好地了解最終產品的機械和電氣功能。
 
優勢 5:PCB 制造
 
PressFIT 引腳的一大重要優勢在于能夠與有鍍層的通孔兼容。與某些連接不同,PressFIT 引腳不需要專用零件,其與 PCB 直接兼容。因此,Wolfspeed WolfPACK 模塊無需專用連接器,而這些專用連接器的交付周期可能很長。
 
此外,PressFIT 引腳僅需要模塊正確朝向PCB 并推合到位即可,從而減少安裝時間。除減少安裝時間/成本外,由于模塊只有在正確朝向時才可插入成功,因此,PressFIT 引腳還可提高可靠性。與 PCB 有鍍層的通孔兼容還可降低整個系統的成本,因為除了在 PCB 制造期間制作的孔之外,無需任何其他零件或組裝步驟。
 
 
 
小結
 
PressFIT 技術為電力電子系統提供諸多優勢,包括高可靠性、出色的電氣和熱特性以及簡單安裝。機械壓縮引腳能夠建立牢固連接,而使用 PCB 有鍍層的通孔則使得 PressFIT 引腳易于在設計中實現。最后,PressFIT 引腳具備可重用性,不再需要焊接、扳手及專用工具,從而簡化了原型設計、變更和模塊更換。
 
關于英文原稿,敬請瀏覽:
 
https://www.wolfspeed.com/knowledge-center/article/the-system-design-advantages-of-pressfit-pins
 
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