come isolare elettricamente un PCB da un dissipatore di calore


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Ho una serie di luci di guida a LED sulla mia moto che devono essere cablate attraverso un dimmer di modulazione della larghezza di impulso della gamba di terra . Il problema è che la staffa di montaggio per le luci è collegata a terra, quindi la lampada si mette a terra attraverso il telaio della motocicletta e il dimmer PWM non può abbassare le luci. Avevo risolto questo problema isolando le lampade dal telaio della motocicletta nel punto di montaggio , ma questo si è rivelato inaffidabile sotto la pioggia e le staffe che ho dovuto usare non erano all'altezza del compito e alla fine si sono rotte.

Ora devo guardare isolando internamente l'alloggiamento della lampada dalla gamba di terra del circuito. Avevo sperato che quando avessi aperto la lampada ci fosse un cavo di messa a terra separato avvitato all'alloggiamento della luce che avrei potuto semplicemente scollegare, ma sembra che l'alloggiamento sia collegato a terra semplicemente dal contatto tra il PCB e l'alloggiamento, oltre al PCB viti di montaggio.

Il mio primo pensiero è stato quello di mettere solo alcuni piccoli o-ring di gomma tra il PCB e l'alloggiamento e passare da viti in acciaio a nylon per montare il PCB, ma poi ho ricordato che i LED hanno bisogno di un percorso termicamente conduttivo all'alloggiamento per il raffreddamento.

Quindi la domanda: come fornire un supporto termicamente conduttivo, isolato elettricamente per questo PCB?

Ho visto la menzione di rondelle di mica, qualche menzione del composto dissipatore di calore elettricamente isolante, ma nulla che sembrava abbastanza autorevole da gridare "risposta".

Il PCB è probabilmente quadrato di 7 cm ed è montato in superficie sull'alloggiamento della lampada / sul dissipatore di calore da 4 viti, una per ogni angolo. Tutta la parte posteriore del PCB sembra essere in alluminio - in realtà sembra più che il PCB sia in alluminio . Più probabilmente c'è un PCB molto sottile laminato su un pezzo di calcio in alluminio, davvero fantastico, prima ho visto così.


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La soluzione tipica che vedrai è "strisce" o "fogli" di rondelle di mica ... piccoli pezzi rettangolari di mica che corrispondono alla forma di qualunque cosa isolino, di solito transistor nel pacchetto TO-220. Potresti essere in grado di cavartela con i fogli di mica qui poiché sembra che l'area dell'interfaccia abbia dimensioni simili a un pacchetto TO-220.
Toby Lawrence,

@TobyLawrence grazie, post modificato per specificare meglio le dimensioni del PCB
mac

Che ne dici di fornire da -12V a un inverter da +12 a -12? Un po 'più di hardware ma l'inverter da 15 W dovrebbe essere piccolo e poco costoso.
Keith Warble,

Risposte:


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Le soluzioni tipiche che ho usato sono il nastro Kapton :

nastro kapton

O Sil-Pad :

Sil-Pad 400 è un composto di gomma siliconica e fibra di vetro. Il materiale è ritardante di fiamma ed è appositamente formulato per l'uso come isolante termicamente conduttivo. L'uso principale di Sil-Pad 400 è l'isolamento elettrico delle fonti di energia dai dissipatori di calore.

Sil-Pad

Se si utilizza un sil-pad, la vite collegherà ancora elettricamente la linguetta del componente con il dissipatore di calore. Una soluzione a questo è quella di utilizzare una rondella di spalla per isolare la vite e la linguetta:

spalla washer diagramma


Il Sil-Pad sembra costruito appositamente per questo tipo di applicazione, ma i formati in cui viene venduto non sono grandi per la mia geometria particolare. Sembra che ci siano anche molti usi documentati del nastro Kapton per questa applicazione. Penso che sia così che procederò. Grazie!
mac,

@mac Puoi acquistare Sil-Pad in fogli o rotoli e poi tagliare per adattarlo. Certo, allora dovresti inventare qualche applicazione su cui utilizzare il resto. Ma nel complesso penso che il nastro Kapton sia probabilmente più economico e più facilmente disponibile.
embedded.kyle,

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A meno che tu non abbia MOLTA area di contatto, non consiglierei il nastro kapton. Kapton non è esattamente noto per la sua conduttanza termica. In realtà, questa è la prima volta che ho mai visto nessuno consiglio come un materiale di interfaccia termica.
Connor Wolf,

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@FakeName La domanda era "come isolare elettricamente un PCB da un dissipatore di calore". Sotto "Applicazioni" per Kapton MT suggerisce "Cuscinetti isolanti (dissipatore di calore)". E "Uso raccomandato" di K275 è "Barriera dielettrica termicamente conduttiva". Sì, Kapton ha meno di 1/3 della conduttività termica di Sil-Pad. Ma stiamo parlando di LED da 15 W. Ho usato Kapton fino a un paio di KW, dopodiché è stato necessario passare al Sil-Pad per ottenere le prestazioni desiderate.
embedded.kyle,

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Huh. Non sapevo che creassero speciali varianti di kapton termicamente conduttive. È abbastanza bello!
Connor Wolf,

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La staffa delle luci è probabilmente fondata sul design.

Non riesco a pensare a un motivo per cui un modulo dimmer e le luci non possano essere entrambi collegati a terra alla motocicletta e non funzionino, tranne per il fatto che il dimmer "IQ-170 Intelligent Lighting Controller" in realtà non è progettato in modo così intelligente. I geni che hanno escogitato questo certamente non avevano un QI vicino al 170. Non hanno preso in considerazione le luci che sono fissate allo chassis tramite il loro hardware di montaggio e si sono basate anche su questo per la dissipazione del calore.

Un dimmer progettato correttamente controllerà il lato V + della luce e non richiederà il sollevamento del terreno, il che, come puoi vedere, crea difficoltà.

Hai un'ottima ragione per restituire questa cosa: è tecnicamente difettosa. Vorrei contattare la società per supporto tecnico. Forse il modulo può funzionare sull'altro lato delle luci.


Concordo sul fatto che sarebbe molto più semplice se il dimmer commutasse il lato + 12V, ma purtroppo non è così. In effetti, la commutazione ground-leg sembra più comune su questi tipi di dispositivi rispetto alla commutazione V +, per qualsiasi motivo. Alcune altre cose su auto e moto cambiano anche la gamba di terra. Mi sembra sciocco.
mac,

In ogni caso, il fornitore del dimmer dovrebbe fornire i materiali necessari per gestire i dissipatori di calore collegati a terra, senza i quali il loro "kit" è incompleto. Se viene pubblicizzato come soluzione completa, è fuorviante se si devono acquistare parti aggiuntive per aggirare i problemi. Gli isolanti del dissipatore di calore e il grasso termico non cadono dal cielo gratuitamente.
Kaz,

@mac - La commutazione ground-leg è comune perché è davvero facile da implementare . Tuttavia, eseguire la commutazione high-side perché è leggermente più coinvolto è indicativo di una scarsa ingegneria.
Connor Wolf,

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Che dire del nastro Chomerics? Non è elettricamente conduttivo e molto termicamente conduttivo. http://www.chomerics.com/products/thermal/phase-change/index.html

Un po 'sembra un nastro biadesivo quando fa freddo e si trasforma in una sostanza appiccicosa quando fa caldo. Potresti avere ancora bisogno di una clip o qualcosa per contenere il dissipatore di calore.


il loro sito web mette in guardia dall'utilizzarlo come isolante, poiché una volta che diventa liquido non può impedire il contatto diretto tra gli elementi incollati.
mac,

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