{"id":45032,"date":"2021-03-22T09:50:41","date_gmt":"2021-03-22T01:50:41","guid":{"rendered":"https:\/\/pcbitalian.com\/?p=45032"},"modified":"2021-07-23T10:56:29","modified_gmt":"2021-07-23T02:56:29","slug":"tecnologia-pcb-ad-alta-tensione","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pcbitalian.com\/tecnologia-pcb-ad-alta-tensione.html","title":{"rendered":"Tecnologia PCB ad Alta Tensione, Come Progettare in Maniera Soddisfacente"},"content":{"rendered":"\n

Informazioni Tecnologia PCB ad Alta Tensione, In alcune applicazioni, come nel caso della maggior parte dei caricatori a muro e degli alimentatori per computer, l’energia in ingresso \u00e8 prelevata dalla presa a muro, che di solito \u00e8 220V. Se preso in esame un PCB<\/a>, tale voltaggio \u00e8 considerato superiore al normale e, spesso nella progettazione di una scheda con una linea ad alta tensione risulta necessario prendere in considerazione fattori particolari.<\/p>\n\n\n\n

Il presente articolo parler\u00e0 di tutto ci\u00f2 che \u00e8 necessario che tu sappia in merito ai PCB ad alta tensione.<\/p>\n\n\n\n

 1\u3001PCB Ad Alta Tensione e Cosa Sapere su Di Essi<\/p>\n\n\n\n

1.1 Cosa si intende per PCB ad alta tensione?<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

In poche parole, qualsiasi PCB che opera con una tensione decisamente pi\u00f9 elevata della normale tensione del rail pu\u00f2 definire un PCB a media o alta tensione. Schede quali alimentatori alimentati da rete, inverter, caricabatterie ecc. Fanno parte di questa categoria.<\/p>\n\n\n\n

Non vi \u00e8 una soglia specifica sulla base della quale la scheda verrebbe considerata ad alta tensione. Ma come regola generale, potresti tenere in considerazione un valore intorno a 100 V, oltre il quale dovresti valutare regole di progettazione particolari.<\/p>\n\n\n\n

\"Tecnologia<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Immagine 1: Un alimentatore a tensione di rete<\/p>\n\n\n\n

1.2 Rigidit\u00e0 Dielettrica<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La rigidit\u00e0 dielettrica di un materiale indica il campo elettrico massimo che il materiale \u00e8 in grado di sopportare senza perdere le proprie propriet\u00e0 isolanti.<\/p>\n\n\n\n

In linea generale, per la maggior parte dei PCB tale valore sarebbe FR4.<\/p>\n\n\n\n

Pertanto la prima cosa fondamentale da verificare \u00e8 la rigidit\u00e0 dielettrica del materiale PCB.<\/p>\n\n\n\n

FR4 valutato per 300 mil \/ mil; tuttavia, gli\u00a0standard IPC<\/a>\u00a0consigliano una spaziatura di 3,9mils per 80V.<\/p>\n\n\n\n

Spesso \u00e8 di buon senso lasciare spazio e attenersi agli standard IPC.<\/p>\n\n\n\n

1.3 Distanza di Dispersione<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La distanza di dispersione fa riferiento alla minor distanza tra due parti conduttive lungo la superficie di un materiale isolante solido.<\/p>\n\n\n\n

La base cardinale per la definizione della distanza di dispersione sta nella tensione a lungo termine applicata ai due conduttori. Nel corso del tempo, ci pu\u00f2 essere contaminazione sulla scheda, pertanto \u00e8 saggio prevedere ulteriore spazio sopra la testa.<\/p>\n\n\n\n

Tutto ci\u00f2 che viene raccomandato in merito alla distanza di dispersione per la maggior parte dei componenti e dei layout il pi\u00f9 delle volte \u00e8 riportato nelle rispettive schede tecniche e risulta uno dei parametri fondamentali nell\u2019ambito di PCB ad alta tensione.<\/p>\n\n\n\n

1.4 Distanza di sicurezza<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La distanza di sicurezza fa riferimento all\u2019intervallo pi\u00f9 breve in linea d\u2019aria tra due parti conduttive. La rigidit\u00e0 dielettrica dell’aria \u00e8 alla base della distanza. L’aria di solito si rompe a circa 3 KV per mm. Tuttavia, se in presenza di umidit\u00e0 e contaminazione, tale valore pu\u00f2 diminuire drasticamente. Gli standard IPC illustrano distanze di sicurezza diverse a seconda dei tipi di progetto.<\/p>\n\n\n\n

La maggior parte dei componenti \u00e8 gi\u00e0 conforme ed \u00e8 impacchettata in confezioni con una spaziatura del pin abbastanza alto.<\/p>\n\n\n\n

Ad esempio, un Mosfet da 600 V solitamente viene fornito in un pacchetto TO-220 o TO-247.<\/p>\n\n\n\n

Ulteriori informazioni su distanza di dispersione e di sicurezza sono disponibili qui:<\/p>\n\n\n\n

https:\/\/youtu.be\/B696dApeUeM<\/a><\/p>\n\n\n\n

1.5 Maschera di Saldatura<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

In una certa misura, la maschera di saldatura funge anche da isolante. Ci\u00f2 vale  nel caso di schede con spaziatura tra pin assai stretta e alta tensione tra di essi. \u00c8 fondamentale rivolgersi a un produttore che possa applicare una maschera di saldatura.<\/p>\n\n\n\n

\"Tecnologia<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Immagine 2: Un PCB con maschera di saldatura nera<\/p>\n\n\n\n

2\u3001 Pratiche di Progettazione per PCB Ad Alta Tensione <\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

2.1 Routing<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ogni volta che si stabiliscono le guide per le tracce di PCB ad alta tensione, i punti principali sono i seguenti:<\/p>\n\n\n\n

1.Mantenere lo spazio tra le tracce che hanno una differenza di alta tensione tra di loro.<\/p>\n\n\n\n

2.Evitare curve e spigoli vivi dal momento che possono agire come aree del campo elettrico concentrato.<\/p>\n\n\n\n

3.Evitare di realizzare tracce ad altissima tensione sugli strati interni della scheda.<\/p>\n\n\n\n

\"Tecnologia<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Immagine 3: Un PCB con una distanza dal piano superiore del normale<\/p>\n\n\n\n

2.2 Piani Poligonali<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Per tutti i PCB ad alta tensione, la distanza dal piano poligonale deve essere ampliata a un valore sicuro e ad alcune sezioni della scheda.<\/p>\n\n\n\n

Ad esempio, nel caso ci sia una traccia che trasporta 600 V verso un connettore sul bordo di una scheda, spesso il progetto non avr\u00e0 un poligono vicino a tale traccia.<\/p>\n\n\n\n

Inoltre, i piani interni su un PCB multistrato non dovrebbero avere una tensione molto alta o una distanza troppo ravvicinata tra di loro.<\/p>\n\n\n\n

2.3 Strati Interni<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u00c8 possibile costruire multistrato predisponendo la media tensione su tutti gli strati. La questione primaria sta nel corretto riempimento degli spazi tra gli strati. Lo spessore della separazione tra gli strati deve essere almeno .005 “per far s\u00ec che l’integrit\u00e0 del mezzo di riempimento, preimpregnato, sia garantita. Eventuali vuoti o sacche degraderanno gravemente il valore dielettrico.<\/p>\n\n\n\n

Il multistrato standard tipo FR4 preimpregnato non \u00e8 idoneo per lavori in media o alta tensione. Il materiale si rompe troppo rapidamente e non presenta una struttura interna omogenea. I micro vuoti in eccesso declassano il rating dielettrico portando ad un conseguente rendimento mediocre.<\/p>\n\n\n\n

2.4 Considerazioni sulle Interferenze Elettromagnetiche <\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

I PCB ad alta tensione sono noti per l’emissione di anomalie su un ampio spettro.<\/p>\n\n\n\n

Ci\u00f2 che risulta fondamentale per ridurle al minimo \u00e8 avere, ove possibile, una piccola area ad anello e vie estese di sutura al piano di terra.<\/p>\n\n\n\n

Per di pi\u00f9, i componenti ad alta tensione possono anche essere sigillati e poi protetti da un foglio metallico.<\/p>\n\n\n\n

\"Una<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Immagine 4: Una scheda con estese vie di sutura<\/p>\n\n\n\n

3\u3001Selezione dei Componenti<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

3.1 Trasformatori ad Alta Frequenza <\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La maggior parte delle schede ad alta tensione includer\u00e0 quasi sempre un circuito a commutazione <\/a>con un trasformatore per produrre l’alta tensione. In tali casi, devi attenerti al livello di isolamento del nucleo del trasformatore.<\/p>\n\n\n\n

Per quanto riguarda il layout del PCB, il piano di terra dovrebbe ipoteticamente disgiungersi tra il lato primario e il lato secondario. Dovrebbe esserci un ampio spazio di isolamento con ritagli sulla scheda tra i lati primario e secondario.<\/p>\n\n\n\n

3.2 Mosfet\/Transistor\/Interruttori<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La maggior parte delle volte, i dispositivi ad alta tensione saranno forniti con la giusta confezione <\/a>identificata per resistere all’alta tensione tra le distanze.<\/p>\n\n\n\n

Anche in questo caso, se \u00e8 noto che le tensioni sarebbero piuttosto alte, si raccomanda di scegliere il dispositivo con spaziatura dei pin maggiore. Un esempio comune nel caso non vi siano vincoli di spazio, sar\u00e0 quello di prediligere un dispositivo TO-247 invece di un TO-220. Esempi simili possono applicarsi anche a dispositivi SMD.<\/p>\n\n\n\n

\"Mosfet\/Transistor\/Interruttori\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Immagine 5: Transistor in diversi pacchetti<\/p>\n\n\n\n

3.3 Componenti Passivi<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Nella selezione dei componenti passivi, la dimensione del componente \u00e8 fondamentale poich\u00e9 deriva direttamente dalla tensione che \u00e8 in grado di tollerare. Quindi immaginiamo che il progetto abbia 300 V tra un resistore SMD; sarebbe pertanto molto meglio scegliere un pacchetto come il 1206 piuttosto che 0402. Spesso \u00e8 necessario prevedere di avere pi\u00f9 componenti di questo tipo in serie per limitare lo stress di tensione su di essi.<\/p>\n\n\n\n

4\u3001<\/strong>Caratteristiche Speciali della Scheda <\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

4.1 Spazi di Isolamento e Aperture<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La maggior parte delle schede ad alta tensione necessitano di spazi di isolamento e aperture in prossimit\u00e0 di qualsiasi sezione della scheda che trasporta alta tensione.<\/p>\n\n\n\n

In molti dispositivi di consumo quali ad esempio caricabatterie e alimentatori, questi spazi e aperture della scheda risultano indispensabili per soddisfare determinati standard di sicurezza. Tali peculiarit\u00e0 inseriscono un ulteriore livello di sicurezza e sarebbero utili in ambienti ad alta umidit\u00e0 e nei casi in cui \u00e8 probabile la contaminazione.<\/p>\n\n\n\n

Gli spazi di isolamento e le aperture di solito devono essere definite su uno strato meccanico della scheda.<\/p>\n\n\n\n

4.2 Materiale della Scheda<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Lo standard FR-4 non \u00e8 un buon materiale per schede ad alta tensione poich\u00e9 caratterizzato da una bassa rigidit\u00e0 dielettrica.<\/p>\n\n\n\n

Ogni volta che il costo non risulta vincolante, \u00e8 meglio optare per un materiale con una maggiore rigidit\u00e0 dielettrica. Alcuni dei materiali classificati per alta tensione sono:<\/p>\n\n\n\n

1.Epossidica BT<\/p>\n\n\n\n

2.Poliaimide<\/p>\n\n\n\n

3.Isola<\/p>\n\n\n\n

4.3 Finiture della Scheda <\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il fattore pi\u00f9 sottovalutato e vitale nel casi dei PCB ad alta tensione \u00e8 la finitura della scheda. Comprende per lo pi\u00f9 la finitura superficiale dei pad ed eventuali tracce esposte. Fondamentalmente la scheda rifinita dovrebbe avere una finitura liscia priva di urti e dovrebbe essere omogenea su tutta la superficie.<\/p>\n\n\n\n

Eventuali imperfezioni sui pad ad alta tensione, come ad esempio punti taglienti, possono condurre ad una regione di campo elettrico elevato, che pu\u00f2 perci\u00f2 causare la formazione di archi.<\/p>\n\n\n\n

5\u3001Cosa Offre OurPCB <\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Tempi di Consegna Rapidi <\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Prevediamo un tempo di consegna super veloce di sole 24 ore per le schede a due strati e solo 48 ore per quelle a quattro strati. \u00c8 uno dei fattori pi\u00f9 sostanziosi per i team di ingegneri che testano rapidamente le schede prototipo.<\/p>\n\n\n\n

Vasta gamma di opzioni<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Per la produzione di schede, OurPCB dispone di un’ampia selezione di parametri diversi, tra cui il tipo di materiale PCB che si desidera utilizzare, la finitura superficiale e le opzioni per l’aggiunta di identificatori univoci per le schede.<\/p>\n\n\n\n

OurPCB \u00e8 in grado di produrre anche schede dino a 32 Strati.<\/p>\n\n\n\n

Sistema di Quotazione Online <\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Infine, OurPCB \u00e8 dotato anche di un sistema di quotazione online che calcola in maniera automatica il prezzo del tuo PCB<\/a>\u00a0dopo che hai caricato i tuoi file Gerber e inserito i dati richiesti.<\/p>\n\n\n\n

6\u3001Conclusioni<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Un PCB ad alta tensione \u00e8 qualcosa che necessita di accuratezza sia nel layout della scheda che nelle fasi di produzione. Se segui tutte i dettami e le pratiche generali per le regole ad alta pressione, ottenere una scheda di lavoro che durer\u00e0 a lungo \u00e8 facilmente a portata di mano.<\/p>\n\n\n\n

OurPCB offre il perfetto equilibrio qualit\u00e0-prezzo e una variet\u00e0 di opzioni di produzione che possono adattarsi alle schede ad alta tensione.<\/p>\n\n\n\n

Per ulteriori informazioni, contatta OurPCB tramite il sito Web:<\/p>\n\n\n\n

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