Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IGBT Hochspannung Abstand / Isolierschicht


von Marc B. (marcbue)


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Guten Morgen,

ich hätte mal eine Frage bezüglich der Erstellung eines Platinenlayouts
für das Schalten von einer 1000 V-Spannung. Als Bauteil soll ein IGBT
dienen. Die Schalt-Frequenz sollte hierbei keine Rolle spielen, sie ist
variabel aber maximal 10 Hz.
Zu dem Punkt Leiterbahnabstand habe ich hier unter Mikrocontroller.net
einen Beitrag gefunden. Ich habe mir also die US-Norm MIL 275B genommen
bei der für den Leiterbahnabstand 0,0076 mm/V vorgegeben ist. Für 1 kV
also 7,6 mm. Nun bin ich doch sehr erstaunt wie gering der
"Beinchen"-Abstand von IGBT's mit Durchsteckmontage ist.
Bei diesem IGBT (http://www.farnell.com/datasheets/12538.pdf) beträgt er
gerade einmal 2,54 mm.
Ist solch ein IGBT überhaupt noch mit der Norm vereinbar?

Eine weitere Frage die sich mir stellt ist inwiefern eine Schutz- bzw.
Isolierschicht (z.B. Epoxidharz) den Mindestleiterbahnabstand
verringert. Kennt sich jemand mit dieser Problematik aus? Für mein
Projekt wäre es von Vorteil platzsparend zu arbeiten.

Danke schon einmal für eure Hilfe.

Gruß

Marc

von Falk B. (falk)


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@ Marc Bue. (marcbue)

>bei der für den Leiterbahnabstand 0,0076 mm/V vorgegeben ist. Für 1 kV
>also 7,6 mm.

Naja, das ist schon sehr großzügig, da kann man die Platine im Schlamm 
baden.

>Bei diesem IGBT (http://www.farnell.com/datasheets/12538.pdf) beträgt er
>gerade einmal 2,54 mm.

Das it das Raster. Der Kriechweg zwischen den Pins liegt bei knapp 1mm. 
Wenn man dort dauerhaft 1kV isolieren will, darf nix dreckig und feucht 
werden. Also hermetisch dichtes Gehäuse oder PASSENDER Schutzlack.

>Ist solch ein IGBT überhaupt noch mit der Norm vereinbar?

Nur mit Zusatzmassnahmen.

>Eine weitere Frage die sich mir stellt ist inwiefern eine Schutz- bzw.
>Isolierschicht (z.B. Epoxidharz) den Mindestleiterbahnabstand
>verringert.

Das tut sie. Oft werden Hochspannungsplationen auch komplett vergossen. 
Aber nicht mit irgendeiner Pampe, sondern mit dafür geeigneten 
Materialien.

von asdf (Gast)


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weitere übliche Problemlösungen:
- die 3 Pad's im "Dreieck" Anordnen, also entweder das mittlere oder 
beide äußeren um 3-6mm nach vorne versetzen
- Fräsung zwischen den Pads erhöht die Kriechstrecke
- TO247 statt TO220 nehmen, da TO220 für diese Spannungen sicher nicht 
das Mittel der Wahl ist.

von Marc B. (marcbue)


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Erst einmal danke für die Antworten.

asdf schrieb:
> - die 3 Pad's im "Dreieck" Anordnen, also entweder das mittlere oder
> beide äußeren um 3-6mm nach vorne versetzen
> - Fräsung zwischen den Pads erhöht die Kriechstrecke
> - TO247 statt TO220 nehmen, da TO220 für diese Spannungen sicher nicht
> das Mittel der Wahl ist.

Den ersten Punkt hatte ich mir auch schon überlegt. Den zweiten Punkt 
finde ich sehr gut bin ich gar nicht darauf gekommen obwohl es ja 
eigentlich ziemlich naheliegend ist, danke!

Zu meiner zweiten Frage mit dem Schutzlack. Kennt einer ungefähre Werte 
zur Berechnung des Mindestleiterbahnabstands mit Schutzlack bzw. auch 
voll vergossen?
Kann mir evtl. jemand eine entsprechende Firma mit der Kompetenz nennen 
an die ich mich diesbezüglich anfragend wenden könnte?

von Falk B. (falk)


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@ asdf (Gast)

>- die 3 Pad's im "Dreieck" Anordnen, also entweder das mittlere oder
>beide äußeren um 3-6mm nach vorne versetzen
>- Fräsung zwischen den Pads erhöht die Kriechstrecke

Das ehöht nur die Kriechstrecke auf der Platine, nicht am Gehäuse.

>- TO247 statt TO220 nehmen, da TO220 für diese Spannungen sicher nicht
>das Mittel der Wahl ist.

Warum werden dann solche Bauteile hergestellt?

von Gregor B. (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Das ehöht nur die Kriechstrecke auf der Platine, nicht am Gehäuse.

Das ist richtig, da das Gehäusematerial der Halbleiter allerdings einen 
wesentlich höheren CTI aufweist sind die Kriechstrecken am Gehäuse 
entsprechend kürzer (Isoliermaterial Halbleiter Materialgruppe II, 
Leiterplatte Materialgruppe IIIa).

Hierdrin findet man eine Tabelle der Kriechstrecken in Abhängigkeit der 
Materialgruppe gemäß IEC 60950-1:

http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/AN583.pdf

Seite 3.

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