Weidmüller und Häusermann
Partnerschaft sorgt für »coolen« Anschluss
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Referenzdesigns für hohe Ströme
Ein typisches Beispiel dafür, was durch die Verbindung von Häusermann und Weidmüller möglich wird, sind etwa »intelligente« Leistungsanwendungen wie Motorsteuerungen, Wechselrichter oder Smart-Meter. Die digitalen Stromzähler speichern in regelmäßigen Intervallen die Verbrauchswerte in Echtzeit und verfügen über die Möglichkeit der Fernauslesung. Zudem sollen sie den Ausbau von Smart-Grids zügig vorantreiben – »intelligente« Stromnetze, die Stromspitzen vermeiden und Ökostrom wie Windkraft und Solarenergie passgenau in die Stromversorgung mit einbeziehen.
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Besonders gefordert ist hierbei die Leiterplattentechnik, da sie Ströme bis 150 A mit »intelligenter« Steuer- und Kommunikationselektronik vereinen muss. HSMtec erlaubt dabei die einfache Integration von großen Querschnitten in Form von Kupferprofilen in Standard-Multilayer-Leiterplatten, wodurch auf Zusatzbauelemente wie Stromschienen oder Stanzgitter verzichtet und somit Kosten und Bauraum gespart werden können (Bild 3). Die Leiterplatten-Anschlusskomponenten aus dem Programm »Omnimate Power« von Weidmüller bieten sich als Ergänzung zur Leiterplatte an. Die Leiterplattenklemmen im Rastermaß 6,35 mm und mit einem Leistungsspektrum von bis zu 150 A im Rastermaß 15,00 mm ermöglichen den uneingeschränkten Einsatz von bis zu 600 V nach der US-amerikanischen Zulassung UL 1059.
Referenzdesigns für die zugehörigen HSMtec-Hochstromleiterplatten von Häusermann erlauben eine rasche und unkomplizierte Umsetzung des Layouts für projektspezifische Anforderungen unterschiedlichster Leistungsklassen und Anschlusstechniken. Ein Beispiel mit der Leiterplattenklemme »LUP 10.16« für einen maximalen Nennstrom von bis zu 76 A (IEC) und 64 A (UL) aus der Omnimate-Power-Serie soll dies verdeutlichen: Diese Leiterplatten-Anschlussklemmen im Rastermaß von 10,16 mm können bis zu 1000 V (IEC) und 300 V (UL) bei einem maximalen Klemmbereich von 16 mm²/AWG 6 aufnehmen. Um die Zuverlässigkeit der elektronischen Baugruppe sicherzustellen, ist ein effizientes Wärmemanagement unabdingbar. Mit der Leiterplattentechnik HSMtec ist dies möglich, da massive Kupferelemente durch ihre großen Querschnitte für eine rasche Wärmeableitung sorgen (Bild 4).
Ein weiterer Vorteil ist, dass sich mit dieser Leiterplattentechnik das Wärmemanagement und komplexe Steuerungselektronik auf der gleichen Leiterplatte recht unkompliziert miteinander kombinieren lassen. Im konkreten Beispiel wurde ein 8 mm breites Kupferprofil in die Innenlage der Platine unter jeden Pol der vierpoligen Klemme integriert. Um die 76 A zu bewältigen, ist ein Leitungsquerschnitt des Kupferprofils von rund 5 mm² nötig, wobei eine Masseinnenlage zur Wärmespreizung zum Einsatz kommt. Damit ließ sich eine Temperaturerhöhung (ΔT) der Hochstromleiterbahnen von etwa 45 K erreichen. Ohne diese rasche Wärmeableitung durch HSMtec wäre bei einer Kupferinnenlage mit 70 μm Höhe eine Leiterbahnbreite von mehr als 20 mm erforderlich gewesen, um dieselben Ergebnisse zu erzielen.
Mit einem speziellen »Calculator« lässt sich die richtige Dimensionierung von Hochstromleiterplatten ermitteln. Solch ein Tool steht auf der Webseite von Häusermann online zur Verfügung [1].
Über die Autoren:
Stefan Hörth ist Produktmanager HSMtec bei Häusermann und Stephan Ruhnau ist Produktmanager PCB-Components bei Weidmüller Interface.
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- Leiterplatten als Kühlkörper
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