Materiais e design de PCB para alta tensão

Ao criar um PCB para polarização DC de alta tensão, os padrões e precauções se tornam 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 o aumento de custos e perigos mantendo esses materiais de PCB e dicas de design em mente.

Materiais PCB para alta tensão

Os materiais usados ​​no projeto de PCB de alta tensão precisam manter o desempenho máximo em ambientes regulares e eventos de sobretensão à medida que envelhecem. Considere os seguintes materiais para os principais componentes do seu PCB:

• Material do conselho: Ao escolher os materiais para sua PCB, você deve priorizar a própria placa. Ele fornece uma base para o restante da funcionalidade do PCB, portanto, avalie todos os fatores em seu projeto antes de solicitar o material. O laminado FR4 oferece uma ruptura dielétrica muito alta, mas também possui uma estrutura de borda fraca e vulnerabilidade à contaminação. O epóxi BT oferece boa resistência ao redor, mas atende apenas a aplicações selecionadas devido às suas paredes laterais fortes. Os 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 peso suficiente para suportar altas correntes e estresse mecânico. O PCB deve incluir circuitos e materiais de cobre pesados ​​(4-10 oz) ou extremos (10-50 oz).
• Resina e vidro: Embora não seja tecnicamente um componente importante da 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 pequeno estilo de vidro oferecem as melhores propriedades dielétricas.

Para determinar se um material fornecerá isolamento suficiente para sobreviver a uma polarização CC de alta tensão, pesquise seu Índice de rastreamento comparativo (CTI). O CTI de um material indica a tensão na qual ele começa a quebrar em um teste padronizado. As empresas que fabricam laminados de PCB compartilham os números de CTI de seus produtos nas folhas de dados. Os números 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 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 exigir materiais que sejam bem-sucedidos em aplicações de alto vácuo ou alta pressão.

Dicas de design de PCB de alta tensão

Depois de escolher os materiais do seu PCB, seu fabricante deve seguir os princípios de design que aumentam sua adequação para polarização CC de alta tensão, como:

• Criando um acabamento de superfície suave para minimizar a chance de arcos
• Seguindo os padrões de segurança para espaçamento
• Redução de rebarbas nas bordas da placa após o roteamento
• Evitando cantos afiados no layout dos traços e pads

Folga vs. Creepage em PCBs

PCBs têm requisitos de espaçamento apertados medidos em fuga e folga. Em ambientes de alta tensão, um arco pode se formar facilmente entre dois dos elementos condutores do PCB. O espaçamento correto dos componentes reduz o risco de ocorrência de um arco. A folga e a fuga determinam esse espaçamento. A folga refere-se à distância através do ar entre dois condutores. Se dois elementos condutores não tiverem folga suficiente, um evento de sobretensão pode causar um arco entre eles. A fluência também representa a distância entre dois condutores, mas na superfície do material em vez de através do ar. A fuga adequada garante que os componentes da placa não fiquem muito lotados.

Aplicações de alta tensão

Mais indústrias do que você imagina exigem PCBs que suportam alta tensão. Condições como baixa pressão de ar fazem com que as voltagens se arcom em uma taxa aumentada, portanto, algumas aplicações que não usam uma corrente alta imediatamente ainda precisam de uma PCB com bom design. Os clientes precisam desses PCBs para aplicações que envolvam:

• Naves espaciais e outros equipamentos espaciais
• Aeronave 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 atualmente. Engenheiros, cientistas e pesquisadores usam essa tecnologia para avançar nossa compreensão do modo como o mundo funciona e para desenvolver tecnologias ainda mais avançadas. Ao criar um produto com 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. Os membros de nossa equipe entendem os processos por trás da produção e fornecimento de PCBs e podem direcioná-lo ao produto ou serviço que você precisa para seu projeto. Também fornecemos PCBs em uma ampla gama de materiais para inúmeras aplicações. Ligue para 717-558-5975 para falar com nossa equipe de suporte ao cliente sobre qualquer tópico relacionado a PCB.