在連接電路時,有各種連接方法可供設(shè)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(jìn)行調(diào)整。然而,螺絲端子用于機(jī)械應(yīng)力環(huán)境(即振動)中時,可能會出現(xiàn)可靠性問題,而且在擰緊螺絲時需要謹(jǐn)慎選擇扭矩。
焊接是另一種連接方法,該方法可實(shí)現(xiàn)兩個電路間永久性連接,具有牢固的機(jī)械連接優(yōu)勢。然而焊接是永久性的,如果將來需要對連接器或電線進(jìn)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(zhì)量有關(guān)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(shè)計。但是,這種連接不是永久性的,對于機(jī)械應(yīng)力環(huán)境來說并不理想。連接斷開可能會導(dǎo)致電線末端受損。
連接器是設(shè)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(yōu)勢。首先,連接器支持多條線纜,因此非常適用于跨板間的數(shù)據(jù)總線連接。連接器還支持機(jī)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(shù)據(jù),且具有機(jī)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(jī)械循環(huán)次數(shù)有限,且易因灰塵、化學(xué)物質(zhì)和濕氣等環(huán)境因素受損。
幸運(yùn)的是,還有一種替代連接方法。它提供機(jī)械固定、適用于原型設(shè)計和最終產(chǎn)品;安裝簡單且可同時支持電源和數(shù)據(jù)應(yīng)用。這就是:PressFIT引腳。
什么是 PressFIT技術(shù)?
PressFIT 技術(shù)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(jī)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(yōu)勢 1:簡單
PressFIT 連接器的設(shè)計支持簡單、高效安裝,無需緊固、使用專用設(shè)備或進(jìn)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(jīng)推合到位。插入后,模塊即被機(jī)械固定并實(shí)現(xiàn)電氣連接。
優(yōu)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(jī)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(qiáng)的熱性能均對功率模塊應(yīng)用有益。因此,Wolfspeed WolfPACK 功率模塊非常適用于各種轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌缬性凑髌?、降壓和升壓電路?/div>
優(yōu)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(xiàn)一次故障),而螺絲端子連接和焊接的故障率都高達(dá) 0.5 FIT。PressFIT 是高可靠性要求應(yīng)用的最佳解決方案,進(jìn)而使得 Wolfspeed WolfPACK 模塊非常適用于具有此類可靠性要求的應(yīng)用,如可再生能源功率轉(zhuǎn)換、并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動器等。
優(yōu)勢 4:原型設(shè)計
由于使用 PressFIT 引腳的模塊通過插入 PCB 即可進(jìn)行簡單安裝,因此,其安裝快速并可輕松部署在原型設(shè)計中。此外,由于可移除連接,使得該模塊可在其他項目、設(shè)計或配置中重復(fù)使用。因此,在 Wolfspeed WolfPACK 模塊中使用 PressFIT 引腳大大簡化了原型設(shè)計流程。
雖然易于安裝,但 PressFIT 引腳建立的連接卻非??煽浚m合在最終產(chǎn)品中使用。因此,使用了 Wolfspeed WolfPACK 模塊的原型與最終產(chǎn)品非常相似。除開發(fā)階段數(shù)得以減少之外,工程師還能夠在原型設(shè)計階段更好地了解最終產(chǎn)品的機(jī)械和電氣功能。
優(yōu)勢 5:PCB 制造
PressFIT 引腳的一大重要優(yōu)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(tǒng)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(jié)
PressFIT 技術(shù)為電力電子系統(tǒng)提供諸多優(yōu)勢,包括高可靠性、出色的電氣和熱特性以及簡單安裝。機(jī)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(shè)計中實(shí)現(xiàn)。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(shè)計、變更和模塊更換。
關(guān)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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