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Leiterplatten-Verbindungstechnik

Leiterplattenklemmen für hohe Ströme

Die Hochstrom-Leiterplattenklemme LXXX 15.00 verbindet bewährte Stahlzugbügel-Anschlusstechnik mit einem kompakten Standardgehäuse und ist ein adäquater Ersatz für komplexe Stromschienenkonstruktionen oder für Bolzen-Anschlusstechniken. Dadurch kann die Leiterplatte nun auch für leistungsstärkere Hochstromanwendungen als integrierte, durchgängige System-Plattform eingesetzt werden.

Bezogen auf Hochstromanwendungen wie beispielsweise Frequenzumrichter, Servoantriebe oder Photovoltaik-Wechselrichter, gibt es zwei wesentliche Herausforderungen, mit denen Elektronikingenieure stets konfrontiert werden: primär mit der Frage des effizienten Wärmemanagements und zweitens mit dem optimalen Design des stromführenden Systems, also des Leiterbahnenlayouts für Daten, Signale und hohe Ströme.

Interessant in diesem Zusammenhang ist die Tatsache, dass in den letzten Jahren insbesondere die elektrische Leistungsfähigkeit von Hochstromleiterplatten durch kontinuierliche Verbesserungen – beispielsweise im Leiterplatten-Herstellungsprozess – erheblich gesteigert werden konnte. Die anhaltende technische Entwicklung – von galvanischen Leiterbahnen mit 35 bis 400 μm, ergänzt durch die Iceberg-Technologie über drahtgeschriebene Leiterplatten bis hin zu integrierten, massiven Kupferschienen – ermöglicht heute Ströme von 800 A und mehr auf einer Hochstrom- oder kombinierten Leiterplatte (Bild 1).

Es ist allerdings eine Sache für sich, Kupferschienen mit Abmessungen von 3 mm × 15 mm in eine Leiterplatte zu integrieren, und eine andere Sache, ein solches „Powerboard“ mit Leiterquerschnitten von 50 mm² sicher und wirtschaftlich an die Peripherie anzuschließen. Im Sinne von „Time-to-Market“ wird sich der Entwickler dabei möglichst an bewährte Stromschienenkonstruktionen halten. Andererseits wird er stets auch überprüfen, ob er die Baugröße eines Gerätes weiter reduzieren und dennoch die Anforderungen an Bemessungsleistung, Fingersicherheit oder Luft- und Kriechstrecken erfüllen kann.

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Bild 1. Hochstromleiterplattentechnologie: Neueste Produktionsverfahren wie die Inlay-Technologie ermöglichen Leiterplatten mit einer Stromtragfähigkeit von 800 A und mehr. Die Zahl der elektrischen und konstruktiven Varianten wird nur durch die Anfo

Die gängige Lösung besteht darin, große Querschnitte mit Ringkabelschuhen an Gewindebolzen anzuschließen; wohl wissend, dass man in diesem Fall ein defektes Gerät nicht schnellstmöglich austauschen kann und jede Minute Anlagenstillstand Geld kostet. Entsprechende Lösungen kommen bei Stromschienenkonstruktionen zum Einsatz und könnten durchaus mit funktionsgleichen, leiterplattenbasierten Redesigns (Bild 2) ersetzt werden.

Entsprechende Überlegungen erhalten durch die Markteinführung der neuen Hochstromleiterplattenklemme LXXX 15.00 von Weidmüller zusätzlich Nahrung (Bild 3): Mit ihr sind umfangreiche, teure Stromschienenkonstruktionen in Anwendungen bis zu 150 A durch eine einzige kompakte Komponente ersetzbar. Sie lässt sich in einem Arbeitsgang mittels Wellenlötverfahren in den Prozess und damit auf die Leiterplatte integrieren. Außerdem sorgt sie – ohne Kabelschuhe, aber mit dem bewährten Stahlzugbügel – für eine schnelle und sichere Verbindung.

Hinzu kommen noch weitere Eigenschaften wie hohe Betriebssicherheit, effiziente Verarbeitung, applikationsgerechtes Design, Prüfabgriff und Schutz vor fehlerhaftem Anschluss. Letzteres gewährleistet der integrierte Leiteruntersteckschutz „Wire Guard“, der ein Fehlstecken des Leiters unterhalb des Zugbügels verhindert.

Hohe Betriebssicherheit erfüllt der halogen- und phosphorfreie Weidmüller-Hochleistungsisolierstoff WEMID, der bei der LXXX 15.00 zum Einsatz kommt und mit einem RTI (Relativer Temperatur Index) von 120 °C die obere Dauergebrauchstemperatur von Standard-PA (100 °C) noch um 20 K übertrifft.


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