Accueil-Blog

Technologie PCB haute tension – Comment concevoir pour vous satisfaire

À propos du Technologie PCB haute tension, Dans certaines applications, comme la plupart des chargeurs muraux et des alimentations d’ordinateur, l’énergie d’entrée provient de la prise murale, qui est généralement de 220V. Il s’agit d’une tension plus élevée que la normale pour un PCB, et souvent, des considérations particulières doivent être prises en compte lors de la conception d’une carte comportant une ligne à haute tension.

Cet article couvre tout ce que vous devez savoir sur les PCB à haute tension.

 1、Les PCB haute tension et ce que vous devez savoir à leur sujet

1.1 Qu’est-ce qu’un circuit imprimé haute tension ?

En bref, tout circuit imprimé qui fonctionne à une tension beaucoup plus élevée que la tension normale du rail peut être appelé un circuit imprimé moyenne ou haute tension. Les cartes telles que les alimentations électriques, les onduleurs, les chargeurs de véhicules électriques, etc. entrent dans cette catégorie.

Il n’y a pas de chiffre fixe pour déterminer quelle carte est considérée comme haute tension. Mais en règle générale, vous pouvez considérer quelque chose comme 100V, au-delà duquel vous devrez prendre en compte des règles de conception spéciales.

Technologie PCB haute tension

Image 1 : Une alimentation à découpage à tension secteur

1.2 Rigidité diélectrique

La rigidité diélectrique d’un matériau est le champ électrique maximal que le matériau peut supporter sans perdre ses propriétés isolantes.

Habituellement, il s’agit du FR4 pour la plupart des PCB.

La première chose importante à vérifier est donc la rigidité diélectrique du matériau de votre PCB.

Le FR4 est conçu pour 300 mils/mil ; cependant, les normes IPC recommandent un espacement de 3,9 mils pour 80V.

Il est souvent sage de laisser de la place pour cela et donc de suivre les normes IPC.

1.3 Distance de fuite

La ligne de fuite est la plus courte distance entre deux parties conductrices le long de la surface d’un matériau isolant solide.

La base principale pour la détermination de la ligne de fuite est la tension à long terme appliquée sur les deux conducteurs. Avec le temps, il peut y avoir une contamination sur la carte, il est donc sage de prévoir une marge supplémentaire.

Les recommandations en matière de lignes de fuite pour la plupart des composants et des agencements sont généralement fournies dans leurs fiches techniques. Il s’agit de l’un des paramètres importants en matière de circuits imprimés haute tension.

1.4 Distance d’isolement

La distance d’isolement est la plus courte distance dans l’air entre deux parties conductrices. La rigidité diélectrique de l’air régit le dégagement. L’air se décompose généralement à environ 3KV par mm. Cependant, dans des conditions d’humidité et de contamination, cette valeur peut descendre beaucoup plus bas. Les normes IPC spécifient différentes distances de dégagement pour les types de conception.

La plupart des composants sont déjà conformes, et ils sont conditionnés dans des boîtiers dont le pas des broches est suffisamment élevé.

Par exemple, un Mosfet de 600 V est généralement fourni dans un boîtier TO-220 ou TO-247.

Vous trouverez de plus amples informations sur les lignes de fuite et les distances d’isolement ici :

https://youtu.be/B696dApeUeM

1.5 Masque de soudure

Le masque de soudure agit également comme un isolant dans une certaine mesure. Ainsi pour les cartes avec un pas de broche très fin et une tension élevée entre les broches. Il est important de choisir un fabricant capable d’appliquer un masque de soudure entre les circuits imprimés à pas fin.

Technologie PCB haute tension

Image 2 : Un PCB avec un masque de soudure noir.

2、 Pratiques de conception pour les PCB haute tension

2.1 Routage

Lors du routage des traces pour les PCB haute tension, les points suivants sont les plus importants :

1.Garder un espace entre les traces qui ont une différence de tension élevée entre elles.

Évitez les virages et les arêtes vives, car ils peuvent constituer des zones de concentration du champ électrique.

  • éviter de faire passer des pistes à très haute tension sur les couches internes de la carte.
Technologie PCB haute tension

Image 3 : Un PCB avec un jeu de plans plus important que d’habitude

2.2 Plans polygonaux

Pour tous les circuits imprimés haute tension, la distance entre les plans polygonaux doit être augmentée jusqu’à une valeur sûre dans certaines sections du circuit.

Par exemple, s’il y a une trace transportant 600V vers un connecteur de bord sur une carte, la plupart du temps, la conception n’aura pas de plan polygonal près de cette trace.

De même, les plans internes d’un PCB multicouche ne doivent pas avoir une tension très élevée ou une très petite distance entre eux.

2.3 Couches internes

Il est possible de faire des multicouches avec la tension moyenne sur toutes les couches. La considération majeure est le remplissage adéquat des espaces entre les couches. L’épaisseur de la séparation entre les couches doit être d’au moins 0,005″ pour maintenir l’intégrité du milieu de remplissage, le préimprégné. Tout vide ou poche dégradera sérieusement la valeur diélectrique.

Le préimprégné standard multicouche de type FR4 n’est pas adapté aux travaux de moyenne ou haute tension. Le matériau se décompose trop rapidement et ne présente pas une structure interne homogène. L’excès de microvides dégrade la valeur diélectrique, ce qui entraîne de mauvaises performances.

2.4 Considérations relatives aux EMI

Les PCB haute tension sont connus pour émettre des perturbations sur un large spectre.

La chose la plus importante pour minimiser ces perturbations est d’avoir une petite zone de boucle et un raccordement étendu des via au plan de masse, dans la mesure du possible.

En outre, les composants haute tension peuvent également être enrobés puis blindés par une feuille métallique.

A bord avec une grande partie de l'assemblage

Image 4 : A bord avec une grande partie de l’assemblage.

3、Composant de sélection

3.1 Transformateurs haute fréquence

La plupart des cartes haute tension impliqueront presque toujours un circuit à découpage avec un transformateur pour produire la haute tension. Dans ces cas, vous devez respecter le niveau d’isolation du noyau du transformateur.

En ce qui concerne la disposition du PCB, le plan de masse doit idéalement être séparé entre le côté primaire et le côté secondaire. Il doit y avoir un grand espace d’isolation avec des découpes sur la carte entre les côtés primaire et secondaire.

3.2 Mosfets/Transistors/Commutateurs

La plupart du temps, les dispositifs haute tension sont livrés dans un boîtier adapté, conçu pour résister à la haute tension entre les pas.

Même dans ce cas, il est préférable de choisir le dispositif avec le plus grand pas de broche si vous savez que les tensions seront assez élevées. Un exemple courant sera de choisir un dispositif TO-247 au lieu d’un TO-220 s’il n’y a pas de contraintes d’espace. Des exemples similaires peuvent également être appliqués aux dispositifs SMD.

Transistors dans différents boîtiers

Image 5 : Transistors dans différents boîtiers

3.3 Composants passifs

Lors du choix des composants passifs, la taille du composant est cruciale car elle dépend directement de la tension qu’il peut tolérer. Disons que la conception a 300V entre une résistance SMD. Il serait alors préférable de choisir un boîtier tel que le 1206 plutôt que le 0402. Il est souvent nécessaire de mettre plusieurs composants de ce type en série pour réduire la tension qui les traverse.

4、Caractéristiques spéciales de la carte

4.1 Fentes et découpes d’isolation

La plupart des cartes haute tension nécessitent des fentes d’isolation et des découpes de carte à proximité de toute section de carte, qui transporte une haute tension.

Dans de nombreux appareils grand public tels que les chargeurs et les alimentations, ces fentes et découpes de carte sont obligatoires pour passer certaines normes de sécurité. Ces caractéristiques ajoutent une couche supplémentaire de sécurité et sont utiles dans les environnements très humides et les cas où la contamination est probable.

Les fentes et découpes d’isolation doivent généralement être définies sur une couche mécanique de la carte.

4.2 Matériau de la carte

Le FR-4 standard n’est pas un bon matériau pour les cartes haute tension car il a une faible résistance diélectrique.

Lorsque le coût n’est pas une contrainte, il est préférable d’opter pour un matériau de carte ayant une résistance diélectrique plus élevée. Certains des matériaux haute tension sont les suivants

1.l’époxy BT

2. polyimide

3. isola

4.3 Finition des cartes

Le facteur le plus négligé et le plus important en ce qui concerne les PCB haute tension est la finition de la carte. Il s’agit principalement de la finition de la surface des pastilles et de toutes les traces exposées. La carte finie doit avoir une finition lisse, sans aucune bosse, et doit être uniforme sur toute sa surface.

Toute imperfection sur les pastilles haute tension, comme des pointes acérées, peut créer une zone de champ électrique élevé, qui peut alors provoquer un arc électrique.

5、What ourPCB offers

Fast turnaround time

We have a super fast turnaround time of only 24 hours for two-layer boards and only 48 hours for four-layer boards. This is one of the most important factors for engineering teams who are rapidly testing prototype boards.

A wide variety of options

OurPCB has a wide range of different parameters to choose from when manufacturing the boards. These include the type of PCB material you want to use, the surface finish, and options to add unique identifiers to your boards.

OurPCB can also manufacture boards up to 32 layers.

Online quoting system

Finally, OurPCB also has an online quoting system that automatically calculates the price of your PCB after you upload your Gerber files and enter the required data.

6、Conclusion

A high voltage PCB is something that requires precision in both the layout of the board and the manufacturing steps. If you follow all the general rules and practices for high pressure rules, then getting a functional board that will last a long time is easily within reach.

OurPCB offers a perfect balance of price and quality and a variety of manufacturing options that can accommodate high voltage boards.

For more information, contact OurPCB via their website:

https://www.wellpcb.com/.

Hommer
Bonjour, je suis Hommer, le fondateur de WellPCB. À ce jour, nous avons plus de 4 000 clients dans le monde. Pour toute question, n'hésitez pas à me contacter. Merci d'avance.

Prestations de service