¿Cómo se puede determinar la fuga entre dos puntos conductores para el diseño de PCB HV?

He leído sobre el espaciado en el diseño HV y parece decir que hay dos estándares principales a seguir: IPC o UL (IEC). IPC es un genérico y de uso común. Pero UL es la mejor opción para los diseños que se utilizarán internacionalmente. Pero también he leído en otra publicación que se podría aplicar UL 840.

Existen algunas calculadoras de espacio libre y fuga basadas en UL (edición 60950-2n) o IPC que son útiles cuando no tiene acceso a estos estándares. Este es mi caso en este momento. Así que traté de usar las calculadoras.

Mi placa tendrá 6KV de voltaje de trabajo: algunos puntos con 6KV, otros serán 0V o 12V cuando el sistema esté encendido.

Pero tratar de usarlos algo está mal:

  1. para el cálculo de la fuga. Solo funciona hasta 1000V Calculadora basada en IEC/UL1 . No puedo ingresar 6000V allí, me da un error.

  2. para cálculo de líneas de fuga y espaciamiento Calculadora basada en IEC/UL2 . Cuando cambio los parámetros (contaminación, material, etc.) da el mismo valor de distancia de fuga para todos los casos. No estoy seguro de que pueda ser algo bueno.

Cuando uso la calculadora de fuga 1 para 1000 V, me da valores diferentes en comparación con la calculadora 2 que usa los mismos parámetros. Entonces las calculadoras en línea no me dan ninguna confianza.

Aquí tengo 2 preguntas:

  1. Por un lado me gustaría saber que tablas estándar debo seguir para la fuga?
  2. Por otro lado, pido calculadoras de confianza que pueda usar, especialmente para la fuga.

Información extra sobre mi caso:

En este punto inicial no conozco realmente la contaminación ni los grados de aislamiento (funcional, básico, etc.). Aislamiento de cables y prueba de resistividad, es nuestro campo. El objetivo del mercado podría ser cualquier lugar del mundo. Esta es la primera vez que desarrollaremos equipos con este nivel de voltaje. Entonces, pensé en diseñar teniendo en cuenta el peor de los casos. El tipo de placa que diseñaré está basada en relé cableado (sus conectores HV tienen cables), relé de bobina controlado por señales de 12V. No mucho más en el PCB. Bueno, también tiene algunos conectores de cable-PCB. El fabricante me ofreció material CTI1 o CTI3. Estoy considerando colocar conexiones/rastros de alta tensión en la parte superior y conectores y rastros de bajo voltaje en la parte inferior. Me gustaría agregar planos GND y VCC.

Tengo en mente usar un revestimiento de conformación después de colocar los componentes. Estoy esperando la respuesta del fabricante por trabajar con kapton en lugar de máscara de soldadura. Después de la literatura y la investigación, he aprendido estos 2 consejos para reforzar el aislamiento.

Si desea cumplir con el estándar, le sugiero que compre ese estándar. En su defecto, algunas bibliotecas (especialmente las universitarias) tienen los estándares para leer de forma gratuita. Tengo acceso a todos los estándares UL, IEC y CE y probablemente pueda responder a su pregunta para un caso específico. ¿Cuál es su grado de contaminación? ¿Cuál es su clase de equipo?
IPC no es un estándar de seguridad reconocido, es una guía de diseño. Deberá aplicar una o todas las normas IEC, UL o CE (dependiendo de su mercado objetivo) si desea que su producto pase las pruebas de aprobación.
Estos estándares separan el voltaje de trabajo del voltaje de sobretensión. Este último es una excursión muy breve con una forma definida en lugar de un voltaje sostenido. Un 6kV sostenido requerirá encapsulado o revestimiento o tendrá que cumplir con algunos espacios muy grandes.
@JasonMorgan Gracias, en este punto inicial no conozco realmente la contaminación ni los grados de aislamiento (funcional, básico, etc.). El aislamiento de cables y la prueba de resistividad es nuestro campo. El objetivo del mercado podría ser cualquier lugar del mundo. Esta es la primera vez que desarrollaremos equipos con este nivel de voltaje. Entonces, pensé en diseñar teniendo en cuenta el peor de los casos. El tipo de placa que diseñaré está basada en relé cableado (los conectores HV tienen cables), relé de bobina controlado por señales de 12V. No mucho más en el PCB. El fabricante me ofreció material CT1 o CT3.
@Andyaka esto es lo mismo que estaba usando. Esta calculadora no me da confianza como dije. Parece que no funciona muy bien. Cuando cambio el grado de contaminación o el grado del material CTI, los valores resultantes son los mismos. No siento confianza con eso.
Oh, lo siento, solo abrí el primero. Cuando cambié el grado de contaminación, los números cambiaron.
@JasonMorgan sí, tengo en cuenta usar un revestimiento de conformación después de colocar los componentes. Estoy esperando la respuesta del fabricante por trabajar con kapton en lugar de máscara de soldadura. Después de la literatura y la investigación he aprendido estos consejos para la reducción de espacios. Son dos buenas opciones, ¿no?
@JasonMorgan, ¿sería amable de mostrar la tabla o simplemente el valor de espacio libre y fuga entre 2 puntos conductores (trazas o almohadillas), A y B, con VBA = 6KV (para pcbs) en el peor de los casos? El peor caso de grado de contaminación, el peor grado de CTI (creo que 3), etc.
Según UL60950 en el ejemplo.

Respuestas (1)

Desde UL840 (6 de enero de 2005): **
6300 VCC/ACrms, grado de contaminación IV, grupo de materiales III (CTI 175 a 400) = 320 mm

PD IV es un polvo conductor o húmedo.

Si puede llegar al grado de contaminación II (condensación limitada y polvo no conductivo) controlando el entorno de alguna manera, entonces eso se reduce a 63 mm.

Si también puede usar un material con un CTI más alto, eso se reduce aún más a 32 mm.

De IEC60664-1 (1992): **
6300 Vcc/ACrms, grado de contaminación III, grupo de materiales III, 100 mm
6300 Vcc/ACrms, grado de contaminación II, grupo de materiales I, 32 mm

De IEC60664-3 (1997): ##
Hasta 8 kV CC/CA pico = 3 mm de aislamiento sólido
Esto también podría ser una capa interna de una placa de circuito impreso o un compuesto de relleno sólido.

Notas:
** Esto está en el aire. Las caídas de 6kV de la parte inferior de la mayoría de las mesas para cualquier recubrimiento.
** Esto es a <1000 m sobre MSL. por ejemplo, a 7000m las dimensiones se duplican.
## Se trata de revestimiento y encapsulado (y por inferencia asume el grado de contaminación I)