Pregunta de diseño con respecto a los cables de alta corriente que se ejecutan debajo de PCB

Estoy trabajando en un diseño que se verá similar (no final) a la ilustración de abajo. Hay tres cables de alto calibre (rojo) 3x230VAC que pasan directamente debajo de la PCB (aislamiento tocando la PCB) que transportarán hasta 63A (en el peor de los casos).

Tengo que enviar algunas señales a través de esa sección para cambiar varios relés desde mi lado de lógica de control. Me preocupa tener problemas debido al acoplamiento entre mi lado de bajo voltaje y los cables de alta corriente.

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El rectángulo blanco es un medidor eléctrico montado en la parte superior de la PCB. Las tres fases "entran" por la parte inferior y salen del contador por la parte superior, volviendo así por debajo de la PCB.

Yo tendería a mantener el ancho del trazo lo más pequeño posible, colocarlos en la parte superior (obviamente) y mantener el área circundante (debajo del medidor) completamente libre de cobre.

¿O diría que enrutar esos rastros por encima de esa área es imposible?

Agradecería una segunda opinión al respecto.

PD: La forma de la placa de circuito impreso y la ubicación de los componentes es bastante definitiva debido a las limitaciones de espacio, carcasa y montaje. Una posibilidad podría ser usar cables externos. Otro pensamiento fue montar una PCB en forma de U separada con varios centímetros de espacio en la PCB base encima de ella. Eso podría cerrar la brecha justo encima del medidor y mantener cierta distancia con los cables que salen por ahí.

Si la forma y la ubicación de la placa de circuito impreso son bastante definitivas, ¿cuáles pueden ser sus opciones de manera realista?
@Andyaka: Extendí un poco el PS. La pregunta estaba más destinada a obtener algunas ideas sobre cuán crítico ven esto otros y cómo lo encaminarían/diseñarían si fuera necesario.
En mi humilde opinión, ninguna especulación será mejor que probar esto y ver qué sucede.
¿Es 230V AC o DC? Si es CA, imagino que podría afectar las señales en las líneas de datos que cruzan la parte superior. Otra opción (aparte de lo que ha mencionado) es convertirla en una placa de múltiples capas y tener un plano de tierra en una de las capas internas, protegiendo las líneas lógicas de las líneas eléctricas.
@derstrom8: Es CA. Pensé en algo así. También podría poner el plano GND en la parte inferior o superior alrededor de las señales. Pero dado que el lado de CA está completamente aislado de la CC de voltaje pequeño, me temo que empeoraría aún más las cosas, porque acoplaría todo en mi plano GND, lo que podría contaminar todo el lado del transformador secundario. ¿O me equivoco en eso?
No es habitual ver componentes electrónicos de alta y baja potencia en la misma placa, a menudo se separan usando los optoaisladores, tal vez usando cables separados, cables trenzados para la cancelación de interferencia mutua podría funcionar. el de trenza** .
¿Puedes asegurarte de no tener rastros de corriente realmente bajos cerca de los cables? Como usar resistencias de 500 ohmios a tierra cerca de la entrada de cualquier señal de nivel lógico.

Respuestas (2)

63A es una gran cantidad de corriente y, dependiendo de la carga en funcionamiento, puede tener un THD alto.

Dado que menciona que la forma de la placa de circuito impreso y la colocación de los componentes son finales, una solución adecuada sería tener un cable prefabricado que conecte los dos.

¿Podría ampliar el cable prefabricado ? ¿Quizás una imagen?
Sí, pensamos en usar un cable externo. Por lo tanto, tendería a evitar enrutar esos rastros debajo del medidor. No saber qué tipo de carga se está ejecutando es un buen argumento de que podría ser peor que tener un 63A "limpio" debajo.
@Dzarda: Creo que solo pretendía usar cualquier cable prefabricado, no algo específico.
Tenga en cuenta que es posible que necesite usar inductores con núcleo de ferrita (el tipo de abrazadera funcionará bien) en serie con el cable para evitar que el ruido radiado interfiera con el circuito. Google "abrazadera en núcleo de ferrita" para fotos.

Modelar con precisión la diafonía entre los cables de alimentación y los cables de señal requiere un modelo bastante avanzado.

Sin embargo, usando un modelo pesimista simple, podemos tener una idea de si habrá un problema o no.

Supongamos que tanto la traza de la señal como el cable de alimentación están separados por 1 mm y funcionan en paralelo durante 0,1 m. Este es un caso mucho peor que su circuito real.

Supongamos además que ambos cables están 1 cm por encima de un plano de tierra efectivo.

Utilizando estas suposiciones y las ecuaciones del enlace anterior, y una frecuencia de alimentación de 10 kHz, obtenemos una diafonía de menos de 0,25 V. http://www.learnemc.com/tutorials/Magnetic_Field_Coupling/H-Field_Coupling.html

Estoy un poco preocupado de que los cables de alimentación puedan transportar transitorios con componentes de ancho de banda superiores a 10 kHz. A 100 kHz, la diafonía en este modelo es de casi 2,5 V, lo que es inaceptable.

Dado que el modelo utilizado anteriormente era bastante pesimista, supongo que su circuito simplemente funcionará.

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