Wie kann ein Hochspannungstransistor in einem so kleinen Gehäuse untergebracht werden?

Hmm, es scheint eng zu sein. Der Stiftabstand beträgt 2,3 mm und die maximale Stiftbreite beträgt 0,85 mm, sodass zwischen den Stiften ein Mindestabstand von 1,45 mm verbleibt. Der Transistor ist für 1,4 kV CE spezifiziert, die an benachbarten Pins liegen, also nur etwa 1 kV/mm. Wie gesagt, das scheint eng zu sein, und Sie müssen beim Entwerfen des PCB-Footprints vorsichtig sein, um dies nicht noch schlimmer zu machen.

Normalerweise mache ich PCB-Pads etwas breiter als die Pins, aber in diesem Fall würde ich es nicht tun. Selbst wenn Sie die Pads gleich breit wie die Pins machen, dann schneidet jeder Ausrichtungsfehler in den Abstand ein.

Insgesamt würde ich ein größeres Gehäuse mit mehr Abstand zwischen den Stiften bevorzugen, um etwas unter 1 kV/mm zu kommen.

Ja, Sie würden normalerweise eine Verbindung auftragen, um die Stifte nach der Montage abzudichten. Selbst für viel größere Abstände wird dies typischerweise gemacht, da die Leitungen oft scharfe Ecken haben (anfälliger für Korona und Durchschlag). Wir fügen selbst ziemlich großen Komponenten (HV-Relais usw.) routinemäßig so etwas wie Corona Dope hinzu, wenn die Spannung ansteigt und über 1 kV ansteigt. Dies bietet einen Schutz in der Größenordnung von ~145 kV/mm und unterdrückt sowohl Lichtbögen als auch Koronaentladungen . Sicherlich ist Corona Dope für diesen Teil natürlich nicht die am besten geeignete Verbindung - es soll nur ein Beispiel geben. In jedem Fall wäre in einem System, das das Gerät mit seiner maximalen Nennleistung von 1,4 kV betreibt, eine Art konforme Isolierbeschichtung erforderlich.

Was noch besorgniserregender wäre, wäre die Leiterplatte selbst und die Leiterbahnen/Pads – der Chip ist zu eng für Standard-Niederspannungs-Leiterplattenmaterialien und Designstandards (dh: eine Platine, die mit IPC-spezifizierten Materialien hergestellt wurde). Zum Beispiel geben die IPC2221A-Spezifikationen den Mindestabstand für permanent beschichtete Außenleiter (dh: Chip-Leads - unter der Annahme, dass sie wie oben beschichtet sind) wie folgt an:

• 0,8 mm @ 500 V + 0,00305 mm/V zusätzlich
• --> für 1,4kV sind das 0,8 + 900*0,00305 = 3,545mm

Sogar die internen Leiterbahnen müssten weiter voneinander entfernt sein (2,5 mm nach einer ähnlichen Berechnung), als der Chip es zulässt. Andere Überlegungen für Mittel- oder Hochspannungs-Leiterplatten sind die Form der Pads und Leiterbahnen – diese müssen oft abgerundet sein, scharfe Ecken beseitigen, wo Leiterbahnen die Richtung ändern, und abgerundete rechteckige Pads anstelle von Quadraten mit scharfen Ecken verwenden.

Abgesehen davon, dass die Komponentenanschlüsse nach der Montage mit einer Isoliermasse beschichtet werden müssen, wäre eine Standard-Leiterplatte, die für Niederspannungsschaltkreise ausgelegt ist, für diese Komponente bei ihrer maximalen Nennleistung nicht geeignet. Sie müssten es daher auf einer Platine montieren, die speziell für Mittelspannungsanwendungen (im Allgemeinen ~600-3000 V) ausgelegt ist.

Es ist nicht klar, wie groß der tatsächliche Mindestabstand zwischen dem Kollektor und den anderen Stiften ist, aber er scheint etwas mehr als 1 mm zu betragen. Wahrscheinlich in einem abgedichteten Gehäuse mit trockener Luft, die gerade ausreichen würde (vorausgesetzt, jemand würde es in der Nähe der maximalen Nennleistung verwenden!). Eine weitere Möglichkeit ist das Aufbringen einer Schutzlackierung .

ABER die Tatsache, dass der Transistor mit dieser Spannung umgehen kann, bedeutet nicht, dass Sie ihn bis zu dieser Spannung betreiben müssen. Wenn Sie es beispielsweise mit 600 V betreiben, haben Sie einen beträchtlichen Spielraum, bevor der Transistor zusammenbricht. In manchen Situationen könnte das nice to have sein.

Hauptüberlegungen bei Hochspannung sind Luft- und Kriechstrecken auf der physikalischen Schicht. Die Freigabe ist der kürzeste Weg zwischen den Points of Interest und der üblicherweise verwendete Standard ist IPC-2221A. Kriechen ist der kürzeste elektrische Weg auf der Leiterplatte. Wenn einer dieser Abstände geringer ist als in der obigen Referenz angegeben, dann ist, wie Sie vermuten, eine Verbindung mit besseren Isoliereigenschaften erforderlich. Die obige Referenz gibt Werte für konform beschichtete und unbeschichtete Platten für Oberflächenschichten an. Es gibt eine Reihe von Lösungen für dieses Problem. Dies ist eine einfache Antwort auf Ihre spezifische Frage. Bei Hochspannung müssen noch viele weitere Probleme berücksichtigt werden.