一, Sähköeristyksen keskeiset haasteet ja vikatilat
1. Ympäristötekijöiden aiheuttama eristyksen heikkeneminen
Korkea kosteus: Kun kosteus ylittää 85 % RH, vesimolekyylit muodostavat johtavia reittejä eristemateriaalien pinnalle, mikä johtaa eristysresistanssin laskuun yli 50 %.
Lämpötilajakso: Lämpötilaerossa -40 astetta +85 asteeseen materiaalin lämpölaajenemiskertoimen ero voi aiheuttaa mikrohalkeamia, mikä vähentää ryömintäetäisyyttä 30 %.
Kemiallinen saastuminen: Syövyttävät aineet, kuten suolasumu ja öljytahrat, voivat vaurioittaa eristekerrosta ja vähentää pinnan kestävyyttä 1/10:een alkuperäisestä arvostaan 24 tunnin kuluessa.
2. Tyypilliset vikatilat
Sähkökatkos: Yli 500 V:n jännitteillä heikot kohdat (kuten nastajuotto) kokevat välittömän rikkoutumisen, jolloin vapautuu suuri määrä lämpöä.
Creepage corrosion: The conductive channel formed along the insulation surface continues to develop under high voltage difference (>1000 V/mm), aiheuttaa lopulta oikosulun.
Staattisen sähkön kerääntyminen: Kitkan tai induktion aiheuttama staattinen sähkö (enintään 15 kV) voi tunkeutua herkkiin laitteisiin, kuten MOSFETeihin, aiheuttaen pysyviä vaurioita.
2, Eristysmateriaalien valinta ja suorituskykyvaatimukset
1. Peruseristysmateriaalit
PCB-substraatti: FR-4 (kestojännite suurempi tai yhtä suuri kuin 20 kV/mm) tai PTFE (kestolämpötila 260 astetta) tulee suosia, ja paperipohjaisia fenolilevyjä (kestojännite vain 5 kV/mm) tulee välttää.
Tiivistysliima: käytetään kaksi-komponenttiepoksihartsia (kuten EPON 828), jonka tilavuusresistanssi on 1 × 10 ¹⁵Ω· cm ja lämpötilankestoalue -60 asteesta +180 asteeseen.
Eristystiiviste: Valitse polyimidikalvo (PI) (paksuus 0,1 mm, kestojännite 10 kV), jolla on vakaa dielektrisyysvakio (3,4-3,6) ja häviötangentti<0.005.
2. Erityiset ympäristömateriaalit
Kosteudenkestävä pinnoite: Suihkuta PCB:n pinnalle kolme kestävää maalia (kuten Humisay 1B31), jonka veden absorptioaste on alle 0,1 %, mikä voi lisätä eristysvastusta 2 luokkaa.
Arc resistant material: Ceramic coating (Al ₂ O ∝, thickness 50 μ m) is used in high-voltage contact areas, with an arc resistance time of>180 sekuntia (IEC 60112 -standardi).
Conductive shielding layer: In severe electromagnetic interference scenarios, copper foil shielding (thickness 0.1mm, shielding effectiveness>80dB@1GHz )Varmista luotettava yhteys maadoitusjohtimeen.
3, Eristyksen optimointisuunnitelma rakennesuunnittelussa
1. Ryömintäetäisyys ja sähköinen välys
Turvallisuusstandardi: Standardin IEC 60664-1 mukaisesti saastetason 3 (teollisuusympäristö) ryömintäetäisyyden 240 V:n käyttöjännitteellä on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin 3,2 mm ja sähköisen välyksen on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin 2,0 mm.
Optimointitoimenpiteet:
Aseta eristysraot (leveys suurempi tai yhtä suuri kuin 1 mm, syvyys suurempi tai yhtä suuri kuin 0,5 mm) korkean -jännitteen nastojen ympärille
SMD-komponenttien käyttäminen läpireikäkomponenttien sijasta-naulan valotuspituuden lyhentämiseksi
Aseta suojateippi (leveys suurempi tai yhtä suuri kuin 2 mm) piirilevyn reunaan estääksesi reunapurkauksen
2. Maadoituksen ja suojauksen suunnittelu
Yhden pisteen maadoitus: Analogisten ja digitaalisten piirien liitoskohdassa käytetään magneettipallon eristystä maasilmukan häiriöiden välttämiseksi.
Suojakerroksen käsittely:
Metallikuoren on saatava luotettava kosketus piirilevyn maatasoon jousilevyjen kautta (kosketusvastus<10m Ω)
Suojatun kaapelin punotun kerroksen peittoasteen tulee olla suurempi tai yhtä suuri kuin 90 % ja päättämiseen tulee käyttää 360 asteen puristusprosessia
3. Lämpösuunnittelun vaikutus eristykseen
Lämmönpoistoreitti: Varmista, että jäähdytyselementti on vähintään 5 mm:n etäisyydellä korkea-jännitealueesta, tai käytä eristettyä lämpötyynyä (kuten Bergquist GAP Pad) sen eristämiseen.
Lämpötilan valvonta: Asenna NTC-termistorit avainkomponenttien, kuten taustavalon ohjainpiirien, läheisyyteen laukaistaksesi suojauksen alentumisesta, kun lämpötila ylittää 85 astetta.
4, Asennusprosessin tärkeimmät ohjauspisteet
1. Hitsaus ja puhdistus
Lyijytön juottaminen: Käytä Sn Ag Cu -seosta (sulamispiste 217 astetta) lyijykontaminaation aiheuttaman eristyksen suorituskyvyn heikkenemisen välttämiseksi.
Juotteen jäännös: Käytä puhdistamatonta juoksutetta tai ultraäänipuhdistusta (taajuus 40 kHz, aika 3 minuuttia) juottamisen jälkeen varmistaaksesi ionijäämät<1.5 μ g/cm ².
2. Mekaaninen kiinnitys
Eristysruuvit: Käytä PA66+30% GF-materiaalia (kestää jännitettä 15 kV), jotta metalliruuveja ei käytetä suoraan piirilevyn läpi.
Paineensäätö: Säädä kiinteää painetta (0,5-0,7N · m) momenttiavaimella, jotta liiallinen paine ei aiheuta eristystiivisteen muodonmuutoksia.
3. Tiivistysprosessi
Tyhjiökaasunpoisto: Ennen sulkemista tyhjiökäsittele kolloidi (paine<10kPa, time 10 minutes) to eliminate local insulation weakness caused by bubbles.
Kovettumisen hallinta: Kaksikomponenttista epoksihartsia on kovetettava 25 asteessa 24 tunnin ajan tai lämpökovetettavalla (80 astetta / 2 tuntia) silloitustiheyden lisäämiseksi.
5, eristyksen suorituskyvyn testaus ja todentaminen
1. Rutiinitestaus
Eristysresistanssitesti: Käytä 500 V DC megaohmimittaria, ja mitatun arvon tulee olla suurempi tai yhtä suuri kuin 100 M Ω (IEC 60529 -standardi).
Jännitteenkestävyystesti: Käytä 1500 V AC (1 minuutti) tai 2121 V DC (1 sekunti) ja vuotovirran tulee olla<5mA (UL 60950 standard).
2. Ympäristösimulaatiotestaus
Kostea lämpötesti: Kun laite on asetettu ympäristöön, jonka suhteellinen kosteus on 85 astetta / 85 % 96 tunnin ajan, eristysvastuksen pudotusnopeuden tulee olla alle 50 %.
Suolasumutesti: 5 % NaCl-liuoksen ruiskutusympäristössä 48 tunnin ajan pinnalla ei ole korroosiota.
Lämpötilan jaksotus: Suorita 20 sykliä -40 asteen ja +85 asteen välillä ilman, että eristyskyky heikkenee pysyvästi.
3. Pitkän aikavälin luotettavuuden tarkastus
Nopeutettu käyttöikätesti: 1000 tunnin jatkuvan käytön jälkeen 60 asteen lämpötilassa, 85 %:n suhteellisessa kosteudessa ja 1,2-kertaisessa nimellisjännitteessä vikatiheyden tulee olla alle 0,1 %.
HALT-testaus: Tunnista suunnittelun heikkoudet äärimmäisten olosuhteiden, kuten nopeiden lämpötilan muutosten (-55 asteesta +125 asteeseen/min) ja satunnaisten tärinöiden (50 g RMS) kautta.
6, Tyypilliset käyttötapaukset
Tietyn öljynporausalustan ohjausjärjestelmässä instrumentin LCD-näytön on toimittava vakaasti 120 asteen öljyn saastuttamassa ympäristössä. Toteuttamalla seuraavat toimenpiteet:
PI-ohutkalvoeristystiiviste (paksuus 0,2 mm, lämpötilankestävyys 300 astetta)
Spray nano coating on the surface of PCB (contact angle>150 astetta) öljytahrojen kiinnittymisen estämiseksi
Tiivistykseen käytetään silikonikumia (Shore A 30, lämpötilankesto -60 astetta -+200 astetta)
Varmistettu IEC 60068-2-64 standardin "Oil Mist Corrosion Test" -testillä
Järjestelmä on toiminut yhtäjaksoisesti 5 vuotta, eristysvastus on pidetty aina yli 500M Ω, eikä sähkökatkoja tai ryömintävikoja ole ilmennyt.
