TO-220-Gehäuse
THT und SMD
Montage von Bauelemente auf Leiterplatten
THT (Through Hole Technology) Durchsteckmontage
- Die Anschlüsse von THT-Bauelementen werden durch Löcher in der Platine gesteckt und von unten verlötet.
- THT-Bauelemente werden auf der Oberseite der Platine montiert.
- Bedrahtete Bauelemente wie Widerstände und Kondensatoren werden in THT montiert. Dazu müssen die Anschlussdrähte entsprechend gebogen werden.
SMD (Surface Mounted Device) Oberflächenmontage
- SMD-Bauelemente benötigen keine Bohrungen, sondern werden direkt auf Kupferpads gelötet.
- SMD-Bauelemente können auf beiden Seiten einer Platine montiert werden.
Das TO-220-Gehäuse ist ein THD-Gehäuse für Leistungsbauelemente.
Das Gehäuse hat eine Kühlfahne und meistens 3 Anschlüsse.
Es gibt aber auch Gehäusevarianten mit einer anderen Anzahl von Anschlüssen.
Für Dioden ist das Gehäuse TO-220-2 mit zwei Anschlüssen üblich.
Für spezielle Spannungsregler und Leistungs-Operationsverstärker wird das TO-220-5 Gehäuse mit fünf Anschlüssen verwendet.
Es gibt selten TO-220-Gehäuse mit vier, sieben und mehr Anschlüssen. Die Anschlüsse dieser TO-220-Gehäuse passen nicht in das 2,54mm Raster einer Lochrasterplatine.
Bei allen TO-220-Gehäusen muss dem Datenblatt entnommen werden, welcher Anschluss mit der Kühlfahne (d) verbunden ist.
Beim TO-220-3-Gehäuse ist dieses fast immer der mittlere Anschluss 2 (b).
Die Anschlussbelegung ist nicht einheitlich. Ein Anschluss ist mit der Kühlfahne (d) verbunden. Die Pins haben einen Abstand von 2,54mm.
Bei höheren Leistungen muss das Gehäuse mit der Kühlfahne auf einen Kühlkörper montiert werden. Da ein Anschluss mit der Kühlfahne verbunden ist, muss der Kühlkörper in der Regel mit einem Isolierplättchen isoliert werden. Das Isolierplättchen besteht entweder aus Glimmer oder aus wärmeleitendem Kunststoff.
Es gibt isolierte TO-220-Gehäuse. Hierbei ist nur die Oberseite und die Bohrung isoliert.
Belastbarkeit
Die Belastbarkeit eines Leistungsbauelements hängt von der Montageart und der maximal zulässigen Umgebungstemperatur ab. Wird das Bauelement in ein Geräte-Gehäuse eingebaut, sind Temperaturen von 45°C oder sogar 60°C ohne weiteres möglich. Auf Angaben für 20°C oder 25°C sollte man sich nicht verlassen.
Regeln
- Die Bauelemente werden zerstört, wenn sie zu heiß werden.
- Es muss immer für ausreichende Kühlung gesorgt werden.
- Einige integrierte Schaltungen haben einen eingebauten Temperaturschutz. Dazu gehören die linearen Spannungsregler der Serien 78xx und 79xx.
- Das TO-220-Gehäuse kann zur Kühlung auf einen Kühlkörper oder auf die Leiterplatte geschraubt werden.
- Für höhere Leistungen werden spezielle Kühlkörper benötigt. Es gibt Verfahren zur Berechnung der erforderlichen Wärmeleitfähigkeit der Kühlkörper.
- Die folgende Tabelle ist eine Richtlinie auf der sicheren Seite.
- Ein Wärme-Übergangswiderstand zwischen TO-220-Gehäuse und Kühlkörper von 1K/W wurde berücksichtigt.
| Montage | bis 45°C | bis 60°C |
| Ohne Kühlkörper | 1,7W | 1,4W |
| Auf Leiterplatte | 2,1W | 1,8W |
| Kühlkörper FK 231 SA 220 19*13,5*9,5mm³ | 3,0W | 2,4W |
| Kühlkörper SK525 30 ST 30*20*28mm³ | 8,3W | 6,7W |
| Fingerkühlkörper FK 223 SA CB 42*42*17mm³ | 9,6W | 7,7W |
| Fingerkühlkörper FK 223 SA CB 42*42*17mm³ +WLP | 11,0W | 8,8W |
Die letzte Zeile bezieht sich auf TO-220-Gehäuse, die mit Wärmeleitpaste montiert sind.
Aufbau auf Lochrasterplatine
Die TO-220-Gehäuse mit zwei oder drei Anschlüssen sind für eine Lochrasterplatine im Raster 2,54mm geeignet.
Wenn das Gehäuse mehr als drei Anschlüsse hat, passt es normalerweise nicht in das Raster von 2,54mm.
Die Gehäuse können stehend, liegend oder auf einem Kühlkörper montiert werden.
Das Layout zeigt links das TO-220-3-Gehäuse, das in das 2,54mm-Raster passt. Die Anschlüsse des TO-220-5-Gehäuse an der zweiten Position wurden gespreizt, um in das 2,54mm-Raster zu passen.
An dritter Stelle steht ein TO-220-5-Gehäuse mit den üblichen vorgestanzten Anschlüssen, welches jedoch nicht in das 2,54mm-Raster passt.
Die ersten drei TO-220-Gehäuse sind stehend montiert, während das vierte Gehäuse liegend auf einem Kühlkörper montiert ist.
Ganz rechts ist ein TO-220-2-Gehäuse liegend unmittelbar auf der Leiterplatte montiert.
Das zweite Gehäuse ist an einen stehenden Kühlkörper mit integrierter Klemme befestigt.
Die 3D-Ansicht zeigt, wie TO-220-Gehäuse auf einen Kühlkörper montiert werden können.
- Beim Kühlkörper SK525 30 ST wird das TO-220-Gehäuse durch den Clip des Kühlkörpers befestigt.
- In der Regel müssen die Kühlfahnen der TO-220-Gehäuse gegen den Kühlkörper isoliert werden.