Der Umgang mit Hochspannung und sehr niedrigem Strom (10 mA) muss Lichtbogen- und Koronaeffekte auf meiner Leiterplatte verhindern?

Ich folge dieser Anleitung; Konkret 3 und 4 Kapitel für High Voltage (HV) PCB Design:

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

Tatsache ist, dass ich interessante Möglichkeiten gelesen habe, Lichtbögen und Korona zwischen zwei Hochspannungsleitern zu vermeiden.

Ich habe hier einige davon gefunden, wie zum Beispiel:

  1. Feldgradientenringe
  2. Geroutete Slots
  3. Inerte Isolatoren
  4. Abdecklacke für Lötstopplack mit Kapton
  5. Durchschlagsfestigkeitsplattenmaterial
  6. Abgerundete Kupferformen

Ich muss eine Platine mit einigen HV-Relais entwerfen, 8 Punkte x 2 Relais. Jedes Relais verbindet einige dieser Punkte mit einem Pluspol der Quelle. Diese Hochspannung gelangt über ein Kabel von einer industriellen Hochspannungsquelle zu jedem Relais.

Die HV-Quelle ist ein externes Gerät, das Energie zu den Platinenrelais zu den H- und L-Anschlüssen bringt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Obwohl die Platine oder die Relais maximal 10 kV verarbeiten, benötigt die Anwendung nur wenige mA von der HV-Quelle.

Das Board wird nur Relais, Anschlüsse und nicht zu viele Elemente davon abgesehen haben; vielleicht eine Diode, entkoppelt C bei Bedarf oder sogar etwas R (hängt von den Relaisspezifikationen ab). Relaisspulen werden mit Niederspannung (12 V oder 24 V) gespeist.

Meine Frage hier sind:

  • Werde ich mit diesem geringen Stromverbrauch wirklich Lichtbogen- und Koronaprobleme zu vermeiden haben: wenige mA (5, 10 usw.)?
  • Muss ich diese Techniken wirklich anwenden: oberes Durchschlagsfestigkeitsmaterial für die Platte, gefräste Schlitze, um eine Karbonatisierung der Platine zu verhindern, Kapton-Abdeckbeschichtungen zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit der Platine usw. oder kann ich immer noch Niederspannungs-PCB-Designmaterialien verwenden? und Techniken?
  • Auf Seite 14 sagt der Autor, dass "Korona- und Leckströme aus dem Feld berechnet oder experimentiert werden müssen", wenn Leiterplatten entworfen werden. Wie kann ich Korona- und Leckstromeffekte berechnen? Falls ich sie also bekomme, wie muss ich sie verwenden?
1) Ja aufgrund von Oberflächenkriechen 2) Ja (wenn Sie einen Lichtbogen löschen möchten, ist ein Luftspalt besser) Nein zu LV-Methoden aufgrund von ionischen Oberflächenverunreinigungen
Auch Schutzlacke können helfen.
Korona und/oder Lichtbögen werden durch die Hochspannung verursacht ; der Strom in den Leitern ist nicht relevant.
@ Sunnyskyguy EE75 Ich habe gerade HV-Relais mit "Flying Lead Connection" gefunden. Ich denke, dass ich mit ihnen HV-Signale aus der gedruckten Schaltung des LV-Signals herauslassen könnte. Ich werde die Drähte direkt auf die HV+-Signalplatine bringen. Die Hauptplatine wird nur eine auf Relais basierende Verteilerplatine sein, die einige Punkte auf hohes Potential und den Rest auf niedriges Potential (GND) multiplext. Es werden also nur Spulenanschlüsse an die gedruckte Schaltung gelötet. Ich sehe diesen Weg als physische Trennung zwischen HV- und LV-Kreisen. Es könnte etwas Arbeit und Geld sparen. Aber ich bin mir nicht sicher, ob meine Idee Sinn hat oder nicht.
Ja, das würde einen Luftspalt zwischen HV-Leitern schaffen und die Austrittsfläche für Leckagen verringern und besser funktionieren.

Antworten (1)

Ich würde mir auch die IPC 2221[edit: Electrical Clearances]-Standards ansehen, bevor ich mit dem PCB-Design weitermache. Bei einer Hochspannungs-Leiterplatte kommt es vor allem auf das Material an, das für den Kern/das Prepreg ausgewählt wird. Je nach Verfügbarkeit und Budget können Sie sich für zusätzliche Mäntel und bessere Alternativen/Versionen von FR4 entscheiden. Ziehen Sie auch einen Kapton-Mantel in Betracht, wenn möglich.

Danke @Kartikeya Veeramraju, unser Leiterplattenhersteller sagte uns, dass er mit einer Art modifiziertem FR4 „High Tg Multifunctional Epoxy Resin, Phenolic-Cured, Laminate & Prepreg“ anstelle von BT-Epoxy und Polyamid für Plattenmaterialien arbeitet. Ich weiß nicht allzu viel über die Plattenherstellung. Glaubst du, es wäre eine gute Option?
@Eugenia Suarez, Soweit ich weiß, ist die ISOLA HR-Serie ein sehr gutes Prepreg/Core-Material für den Anwendungsbereich. Fragen Sie sie, ob sie Kapton-Mäntel verwenden, und bitten Sie sie auch, diese (Kapton) anstelle ihrer herkömmlichen Lötmaske zu verwenden. Normalerweise sind die verwendeten Lötmasken im Niederspannungsbereich nützlich. Für Hochspannung gibt es keine Garantie dafür, dass es seine Durchschlagsfestigkeit hält, während Kapton dies tut. Wenn sie kein Kapton verwenden, würde ich Ihnen vorschlagen, einen konformen Überzug über der fertig gelöteten Leiterplatte zu verwenden, um der Platine die erforderliche Durchschlagsfestigkeit zu verleihen.
Ja, das habe ich erst vor ein paar Tagen gefragt. Ich warte auf ihre Antwort. Ich wusste nicht, ob Kapton vom Hersteller hergestellt werden kann oder ob es sich um eine Nachbearbeitung handelt. Weil ich Videos über Leute gesehen habe, die manuell Kapton-Cover herstellen. Ich bat sie auch um konforme Mäntel. Sie sagten mir, dass dies nach dem Lötprozess erfolgen muss. Sie funktionieren also nicht mit Conformal Coat.
Ja. Das PCB-Fab-Haus arbeitet normalerweise nicht mit einem Conformal Coat. Zu diesem Zweck könnten Sie die Spray-On-Typen verwenden und Ihre endgültige Leiterplatte hitzehärten.
Ja, ich habe das verstanden, nachdem ich mit ihnen gesprochen habe.
Der Umgang mit Hochspannung und sehr niedrigem Strom (10 mA) muss Lichtbogen- und Koronaeffekte auf meiner Leiterplatte verhindern?
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