¿Será necesario manejar alto voltaje y muy baja corriente (10 mA) para evitar los efectos de arco y corona en mi PCB?

Estoy siguiendo esta guía; concretamente 3 y 4 capítulos para el diseño de PCB de alto voltaje (HV):

https://www.magazines007.com/pdf/High-Voltage-PCDesign.pdf

El caso es que he leído interesantes formas de evitar arcos y coronas entre dos conductores de alta tensión.

He encontrado aquí algunos de ellos como por ejemplo:

  1. Anillos de gradiente de campo
  2. Ranuras enrutadas
  3. Aisladores Inertes
  4. Cover Coats para máscara de soldadura con Kapton
  5. Material de láminas de fuerza dieléctrica
  6. Formas redondeadas de cobre

Debo diseñar una placa con unos relés HV, 8 puntos x 2 relés. Cada relé conectará algunos de estos puntos a una terminal positiva de fuente. Este alto voltaje llegará a cada relé a través de un cable desde una fuente industrial de alta tensión.

La fuente HV es un dispositivo externo que lleva energía a los relés de la placa hacia los terminales H y L:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aunque la placa o los relés manejarán un máximo de 10 KV, la aplicación solo necesitará unos pocos mA de la fuente HV.

La placa solo tendrá relés, conectores y no demasiados elementos aparte de estos; tal vez algún diodo, desacoplando C si es necesario o incluso algo de R (depende de las especificaciones del relé). Las bobinas de los relés serán alimentadas por baja tensión (12V o 24V).

Mi pregunta aquí son:

  • ¿Realmente tendré problemas de arco y coronas que evitar con este pequeño consumo de corriente: pocos mA (5, 10, etc)?
  • ¿Realmente necesitaré usar esas técnicas: material de rigidez dieléctrica superior para la lámina, ranuras enrutadas para evitar la carbonatación de la placa, capas de cobertura Kapton para aumentar la rigidez dieléctrica de la placa, etc. o puedo seguir usando materiales de diseño de PCB de bajo voltaje? y tecnicas?
  • En la página 14, el autor dice que "la corriente de corona y de fuga del campo debe calcularse o experimentarse" al diseñar pcb. ¿Cómo puedo calcular los efectos de fuga de corriente y corona? Entonces, en caso de que los obtenga, ¿cómo debo usarlos?
1) Sí de la fuga de la superficie 2) Sí (si desea extinguir el arco, el espacio de aire es mejor) No a los métodos de baja tensión debido a los contaminantes iónicos de la superficie
Los revestimientos de conformación también pueden ayudar.
Las coronas y/o los arcos son causados ​​por el alto voltaje ; la corriente en los conductores no es relevante.
@Sunnyskyguy EE75 Acabo de encontrar relés HV con "conexión de cable volador". Creo que usándolos podría dejar que las señales HV salgan del circuito impreso de señal LV. Llevaré los cables directamente a la placa de señales HV+-. La PCB principal será únicamente un cuadro de distribución basado en relés que multiplexe unos puntos a alto potencial y el resto a bajo nivel (GND). Por lo tanto, solo los terminales de la bobina se soldarán al circuito impreso. Veo de esta manera como una separación física entre los circuitos HV y LV. Podría ahorrar algo de trabajo y dinero. Pero no estoy seguro de si mi idea tiene sentido o no.
Sí, eso crearía un espacio de aire entre los conductores HV y reduciría el área de superficie de salida para fugas y funcionaría mejor.

Respuestas (1)

También echaría un vistazo a los estándares IPC 2221 [editar: Espacios libres eléctricos] antes de continuar con el diseño de PCB. Para una PCB de alto voltaje, lo que más importa es el material seleccionado para el núcleo/preimpregnado. Según la disponibilidad y el presupuesto, puede optar por abrigos adicionales y mejores alternativas/versiones de FR4. Además, considere un abrigo Kapton si es posible.

Gracias @Kartikeya Veeramraju, nuestro fabricante de PCB nos dijo que trabajan con un tipo de "Resina epoxi multifuncional de alta Tg, curada con fenólico, laminada y preimpregnada" FR4 modificada en lugar de epoxi BT y poliamida para materiales de lámina. No sé muchas cosas sobre la fabricación de tableros. ¿Crees que sería una buena opción?
@Eugenia Suarez, Hasta donde yo sé, la serie ISOLA HR es un muy buen material preimpregnado/núcleo para el rango de aplicaciones. Pregúnteles si hacen capas de Kapton y también pídales que usen este (Kapton) en lugar de su máscara de soldadura tradicional. Normalmente, las máscaras de soldadura que utilizan son útiles en los rangos de bajo voltaje. Para alto voltaje, no hay garantía de que mantendrá su rigidez dieléctrica, mientras que Kapton sí lo hace. Si no usan Kapton, le sugiero que use una capa conformada sobre la PCB finalmente soldada para darle a la placa la fuerza dieléctrica necesaria.
Sí, lo he preguntado hace unos días. Estoy esperando su respuesta. No sabía si el fabricante podía hacer kapton o si era un trabajo posterior a la fabricación. Porque he visto videos sobre personas que hacen cubiertas de kapton manualmente. También les pedí abrigos de conformación. Me dijeron que esto debe hacerse después del proceso de soldadura. Por lo tanto, no funcionan con capa conformada.
Sí. La casa de fabricación de PCB normalmente no funciona con una capa de conformación. Puede usar el aerosol en los tipos y curar con calor su PCB final para ese fin.
Sí, lo he entendido después de hablar con ellos.
¿Será necesario manejar alto voltaje y muy baja corriente (10 mA) para evitar los efectos de arco y corona en mi PCB?
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