Design de PCB de Alta Tensão: Materiais, Segurança e Melhores Práticas

Ao criar um PCB para polarização DC de alta tensão, padrões e precauções tornam-se muito mais rigorosos. Materiais de PCB de alta tensão e design para prevenção de arco garantem que o produto final seja seguro e funcional. Evite custos aumentados e perigo mantendo estes materiais de PCB e dicas de design em mente.

Materiais de PCB para Alta Tensão

Materiais usados em design de PCB de alta tensão precisam permanecer no desempenho máximo em ambos ambientes regulares e eventos de sobretensão conforme envelhece. Considere os seguintes materiais para os componentes principais do seu PCB:

• Material da placa: Ao escolher materiais para seu PCB, você deve priorizar a placa em si. Ela fornece uma base para o resto da funcionalidade do PCB, então pese todos os fatores em seu design antes de encomendar o material. Laminado FR4 oferece uma quebra dielétrica muito alta, mas também tem uma estrutura de borda fraca e vulnerabilidade a contaminação. Epóxi BT fornece boa resistência geral, mas só atende aplicações selecionadas devido às suas paredes laterais fortes. Laminados de alta tensão têm desempenho muito alto, mas também preços altos.
• Cobre: O cobre usado para criar as vias do seu PCB deve ter um peso pesado o suficiente para suportar altas correntes e estresse mecânico. O PCB deve incluir circuitos e materiais de cobre pesado (4-10 oz) ou extremo (10-50 oz).
• Resina e vidro: Embora tecnicamente não seja um componente principal de PCB, os níveis de resina e vidro em sua placa influenciarão sua durabilidade em situações de alta tensão. Uma placa com alto teor de resina e um estilo de vidro pequeno oferece as melhores propriedades dielétricas.

Para determinar se um material fornecerá isolamento suficiente para sobreviver a uma polarização DC de alta tensão, pesquise seu Índice de Rastreamento Comparativo (CTI). O CTI de um material indica a tensão na qual ele começa a se degradar em um teste padronizado. Empresas que fabricam laminados de PCB compartilham os números de CTI para seus produtos nas folhas de dados. Números de CTI vêm em seis categorias de 0 (>600 V) a 5 (<100 V), com a Categoria 5 expressando o nível mais baixo de isolamento. Padrões da indústria como IEC-60950-1 e IPC-2221 também mencionam materiais recomendados para PCBs de alta tensão.

Lembre-se de que, além de usar um material adequado para ambientes de alta tensão, você deve encontrar uma opção que possa resistir a outros fatores ambientais. Um PCB com altos padrões de isolamento também pode requerer materiais que tenham sucesso em aplicações de alto vácuo ou alta pressão.

Dicas de Design de PCB de Alta Tensão

Uma vez que você escolha os materiais do seu PCB, seu fabricante deve seguir princípios de design que aumentem sua adequação para polarização DC de alta tensão, como:

• Criar um acabamento de superfície liso para minimizar a chance de arcos
• Seguir padrões de segurança para espaçamento
• Reduzir rebarbas nas bordas da placa após roteamento
• Evitar cantos afiados no layout de trilhas e pads

Clareamento vs. Rastejamento em PCBs

PCBs têm requisitos de espaçamento apertados medidos em rastejamento (creepage) e clareamento (clearance). Em ambientes de alta tensão, um arco pode facilmente se formar entre dois dos elementos condutivos do PCB. Espaçamento correto de componentes reduz o risco de um arco ocorrer. Clareamento e rastejamento determinam este espaçamento. Clareamento refere-se à distância através do ar entre dois condutores. Se dois elementos condutivos não têm clareamento suficiente, um evento de sobretensão pode causar um arco entre eles. Rastejamento também representa a distância entre dois condutores, mas na superfície do material em vez de através do ar. Rastejamento adequado garante que os componentes da placa não fiquem muito apertados.

Aplicações de Alta Tensão

Mais indústrias do que você pode pensar requerem PCBs que suportem alta tensão. Condições como baixa pressão do ar causam arcos de tensão a uma taxa aumentada, então algumas aplicações que não usam imediatamente uma alta corrente ainda precisam de um PCB com bom design. Clientes precisam destes PCBs para aplicações envolvendo:

• Naves espaciais e outros equipamentos espaciais
• Aeronaves de alta altitude
• Lasers de alta tecnologia
• Fontes de alimentação para colisores de partículas

PCBs que funcionam em aplicações de alta tensão alimentam as tecnologias mais inovadoras disponíveis hoje. Engenheiros, cientistas e pesquisadores usam esta tecnologia para avançar nossa compreensão de como o mundo funciona e para desenvolver tecnologia ainda mais avançada. Quando você cria um produto apresentando um PCB de alta tensão, você contribui para campos STEM de ponta.

Mais Informações Sobre PCBs

Para saber mais sobre os materiais usados para criar PCBs, entre em contato conosco online. Nossos membros da equipe entendem os processos por trás da produção e fornecimento de PCB e podem direcioná-lo para o produto ou serviço que você precisa para seu projeto. Também fornecemos PCBs em uma ampla gama de materiais para numerosas aplicações. Ligue para 717-558-5975 para falar com nossa equipe de suporte ao cliente sobre qualquer tópico relacionado a PCB.