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Wolfspeed WolfPACK模块中PressFIT引脚的系统设计优势
  2021-03-04      30

在连接电路时,有各种连接方法可供设计者选择,而每种方法都有其各自的利弊。螺丝端子是一种常见的连接方法,该方法使用螺丝压紧电线并固定连接。这是一种永久性的连接方法,不过也可以进行调整。然而,螺丝端子用于机械应力环境(即振动)中时,可能会出现可靠性问题,而且在拧紧螺丝时需要谨慎选择扭矩。

焊接是另一种连接方法,该方法可实现两个电路间永久性连接,具有牢固的机械连接优势。然而焊接是永久性的,如果将来需要对连接器或电线进行必要的更改,那么这种方法就不太适用。此外,焊接还存在与焊接接头质量有关的问题,如果接头焊接不良,可能会损坏线缆、连接器以及PCB。

绕接法是将电线紧紧缠绕在引脚上的一种连接方法。这种方法很灵活,非常适用于原型设计。但是,这种连接不是永久性的,对于机械应力环境来说并不理想。连接断开可能会导致电线末端受损。

连接器是设计者最为常用的方法之一,相比上述电路连接方法,具备诸多优势。首先,连接器支持多条线缆,因此非常适用于跨板间的数据总线连接。连接器还支持机械极性,仅允许一种特定方向,防止连接错误。连接器可同时支持电源和数据,且具有机械配件(如螺丝),可确保对连接器牢牢固定。但是,连接器成本不菲、机械循环次数有限,且易因灰尘、化学物质和湿气等环境因素受损。

幸运的是,还有一种替代连接方法。它提供机械固定、适用于原型设计和最终产品;安装简单且可同时支持电源和数据应用。这就是:PressFIT引脚。

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什么是 PressFIT技术?

PressFIT 技术是一种完备的连接方法,该方法采用的是具有弓形主体的引脚。引脚在插入合适尺寸且具有镀层的 PCB 通孔时将受到压缩,从而建立电气连接并保持机械可靠性。PressFIT不依赖于焊接或任何其他连接方法来固定住引脚。

优势 1:简单

PressFIT 连接器的设计支持简单、高效安装,无需紧固、使用专用设备或进行多次操作。在全新 Wolfspeed WolfPACK 功率模块中,引脚与 PCB 上的孔对齐,模块经推合到位。插入后,模块即被机械固定并实现电气连接。

优势 2:更高功率传输

与其他一些连接方法相比,在有镀层的通孔和引脚之间建立安全的机械连接可支持更高的电流传输。PressFIT 的热特性(包括散热)更为出色。增大的电流容量和增强的热性能均对功率模块应用有益。因此,Wolfspeed WolfPACK 功率模块非常适用于各种转换器拓扑,如有源整流器、降压和升压电路。

优势 3:低故障率

相比其他连接方法,PressFIT 连接器的故障率位列最低行列。通常情况下,PressFIT 故障率为 0.005 FIT(其中 1 FIT 表示器件在 10^9 小时中出现一次故障),而螺丝端子连接和焊接的故障率都高达 0.5 FIT。PressFIT 是高可靠性要求应用的最佳解决方案,进而使得 Wolfspeed WolfPACK 模块非常适用于具有此类可靠性要求的应用,如可再生能源功率转换、并网转换器、工业电机驱动器等

优势 4:原型设计

由于使用 PressFIT 引脚的模块通过插入 PCB 即可进行简单安装,因此,其安装快速并可轻松部署在原型设计中。此外,由于可移除连接,使得该模块可在其他项目、设计或配置中重复使用。因此,在 Wolfspeed WolfPACK 模块中使用 PressFIT 引脚大大简化了原型设计流程。

虽然易于安装,但 PressFIT 引脚建立的连接却非常可靠,适合在最终产品中使用。因此,使用了 Wolfspeed WolfPACK 模块的原型与最终产品非常相似。除开发阶段数得以减少之外,工程师还能够在原型设计阶段更好地了解最终产品的机械和电气功能。

优势 5:PCB 制造

PressFIT 引脚的一大重要优势在于能够与有镀层的通孔兼容。与某些连接不同,PressFIT 引脚不需要专用零件,其与 PCB 直接兼容。因此,Wolfspeed WolfPACK 模块无需专用连接器,而这些专用连接器的交付周期可能很长。

此外,PressFIT 引脚仅需要模块正确朝向PCB 并推合到位即可,从而减少安装时间。除减少安装时间/成本外,由于模块只有在正确朝向时才可插入成功,因此,PressFIT 引脚还可提高可靠性。与 PCB 有镀层的通孔兼容还可降低整个系统的成本,因为除了在 PCB 制造期间制作的孔之外,无需任何其他零件或组装步骤。

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小结

PressFIT 技术为电力电子系统提供诸多优势,包括高可靠性、出色的电气和热特性以及简单安装。机械压缩引脚能够建立牢固连接,而使用 PCB 有镀层的通孔则使得 PressFIT 引脚易于在设计中实现。最后,PressFIT 引脚具备可重用性,不再需要焊接、扳手及专用工具,从而简化了原型设计、变更和模块更换。

关于英文原稿,敬请浏览:

https://www.wolfspeed.com/knowledge-center/article/the-system-design-advantages-of-pressfit-pins

关于科锐 Cree, Inc.
科锐是 Wolfspeed 功率和射频(RF)半导体的创新者。科锐 Wolfspeed 产品组合包括了碳化硅(SiC)材料、功率器件、射频器件,广泛应用于电动汽车(EV)、快速充电、逆变器、电源、电信、国防、航空航天等领域。更多关于公司和产品信息,敬请浏览:www.cree.com。

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