一, Galvenās problēmas un elektriskās izolācijas atteices režīmi
1. Vides faktoru izraisīta izolācijas degradācija
Augsts mitrums: ja mitrums pārsniedz 85% RH, ūdens molekulas veido vadošus ceļus uz izolācijas materiālu virsmas, kā rezultātā izolācijas pretestība samazinās par vairāk nekā 50%.
Temperatūras cikls: ja temperatūras starpība ir no -40 grādiem līdz +85 grādiem, materiāla termiskās izplešanās koeficienta atšķirība var izraisīt mikroplaisas, samazinot šļūdes attālumu par 30%.
Ķīmiskais piesārņojums: kodīgas vielas, piemēram, sāls aerosols un eļļas traipi, var sabojāt izolācijas slāni, samazinot virsmas pretestību līdz 1/10 no sākotnējās vērtības 24 stundu laikā.
2. Tipiski atteices režīmi
Elektriskā pārrāvums: pie sprieguma virs 500 V vājās vietās (piemēram, tapas lodēšanai) rodas tūlītējs pārtraukums, izdalot lielu daudzumu siltuma.
Creepage corrosion: The conductive channel formed along the insulation surface continues to develop under high voltage difference (>1000 V/mm), galu galā izraisot īssavienojumu.
Statiskā akumulācija: berzes vai indukcijas radītā statiskā elektrība (līdz 15 kV) var iekļūt jutīgās ierīcēs, piemēram, MOSFET, izraisot neatgriezeniskus bojājumus.
2, Izolācijas materiālu izvēle un veiktspējas prasības
1. Pamatizolācijas materiāli
PCB substrāts: priekšroka jādod FR-4 (izturības spriegums, kas lielāks par vai vienāds ar 20 kV/mm) vai PTFE (izturīgs 260 grādi) materiāliem, un jāizvairās no papīra bāzes fenola plātnēm (iztur spriegumu tikai 5kV/mm).
Blīvējuma līme: izmantojot divu -komponentu epoksīda sveķus (piemēram, EPON 828), kuru tilpuma pretestība ir 1 × 10 ¹⁵Ω· cm un temperatūras izturības diapazons no -60 grādiem līdz +180 grādiem.
Izolācijas blīve: izvēlieties poliimīda (PI) plēvi (biezums 0,1 mm, izturības spriegums 10 kV) ar stabilu dielektrisko konstanti (3,4-3,6) un zudumu tangensu<0.005.
2. Īpaši vides materiāli
Mitrumizturīgs pārklājums: uz PCB virsmas izsmidziniet trīs izturīgas krāsas (piemēram, Humisay 1B31) ar ūdens absorbcijas ātrumu, kas mazāks par 0,1%, kas var palielināt izolācijas pretestību par 2 kārtībām.
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 sekundes (IEC 60112 standarts).
Conductive shielding layer: In severe electromagnetic interference scenarios, copper foil shielding (thickness 0.1mm, shielding effectiveness>80dB@1GHz )Nodrošiniet uzticamu savienojumu ar zemējuma vadu.
3, Izolācijas optimizācijas shēma konstrukciju projektēšanā
1. Šļūdes attālums un elektriskā klīrenss
Drošības standarts: saskaņā ar IEC 60664-1 šļūdes attālumam 3. piesārņojuma līmeņa gadījumā (rūpnieciskā vide) pie 240 V darba sprieguma ir jābūt lielākam vai vienādam ar 3,2 mm, un elektriskajam attālumam ir jābūt lielākam vai vienādam ar 2,0 mm.
Optimizācijas pasākumi:
Iestatiet izolācijas spraugas (platums ir lielāks par 1 mm vai vienāds ar to, dziļums ir lielāks par vai vienāds ar 0,5 mm) ap augstsprieguma tapām
Izmantojot SMD komponentus, nevis cauruma{0}}komponentus, lai samazinātu tapas ekspozīcijas garumu
Uzlieciet aizsarglenti (platums ir lielāks par 2 mm vai vienāds ar to) pie PCB malas, lai novērstu malas izlādi
2. Zemējuma un ekranēšanas projektēšana
Viena punkta zemējums: magnētisko lodīšu izolāciju izmanto analogo un digitālo ķēžu krustojumā, lai izvairītos no zemes cilpas traucējumiem.
Aizsargājošā slāņa apstrāde:
Metāla apvalkam ir jānodrošina uzticams kontakts ar PCB iezemēto plakni caur atsperu plāksnēm (kontakta pretestība<10m Ω)
Ekranētā kabeļa pītā slāņa pārklājuma pakāpei jābūt lielākai par 90% vai vienādam ar to, un izbeigšanai jāizmanto 360 grādu gofrēšanas process.
3. Siltuma dizaina ietekme uz izolāciju
Siltuma izkliedes ceļš: nodrošiniet, lai siltuma izlietne atrodas vismaz 5 mm attālumā no augstsprieguma zonas, vai izmantojiet izolētu termisko paliktni (piemēram, Bergquist GAP Pad), lai to izolētu.
Temperatūras uzraudzība: uzstādiet NTC termistorus galveno komponentu, piemēram, fona apgaismojuma draivera IC, tuvumā, lai aktivizētu aizsardzību pret samazināšanos, kad temperatūra pārsniedz 85 grādus.
4, galvenie uzstādīšanas procesa kontroles punkti
1. Metināšana un tīrīšana
Lodēšana bez svina: izmantojiet Sn Ag Cu sakausējumu (kušanas temperatūra 217 grādi), lai izvairītos no izolācijas veiktspējas pasliktināšanās, ko izraisa svina piesārņojums.
Plūsmas atlikums: pēc lodēšanas izmantojiet netīrošu plūsmu vai ultraskaņas tīrīšanu (frekvence 40 kHz, laiks 3 minūtes), lai nodrošinātu jonu atlikumu.<1.5 μ g/cm ².
2. Mehāniskā fiksācija
Izolācijas skrūves: izmantojiet PA66+30% GF materiālu (iztur 15kV spriegumu), lai izvairītos no metāla skrūvju izmantošanas, lai tiešā veidā iekļūtu PCB.
Spiediena kontrole: kontrolējiet fiksēto spiedienu (0,5–0,7 N · m) ar griezes momenta atslēgu, lai novērstu pārmērīgu spiedienu, kas izraisa izolācijas blīves deformāciju.
3. Blīvēšanas process
Vakuuma degazēšana: pirms blīvēšanas apstrādājiet koloīdu vakuumā (spiediens<10kPa, time 10 minutes) to eliminate local insulation weakness caused by bubbles.
Sacietēšanas kontrole: Divkomponentu epoksīda sveķi ir jāsacietē 25 grādu temperatūrā 24 stundas vai termiski (80 grādi / 2 stundas), lai palielinātu šķērssaistīšanas blīvumu.
5, izolācijas veiktspējas pārbaude un pārbaude
1. Regulāra pārbaude
Izolācijas pretestības tests: izmantojiet 500 V līdzstrāvas megohmetru, un izmērītajai vērtībai jābūt lielākai par 100 M Ω vai vienādai ar to (IEC 60529 standarts).
Sprieguma izturības tests: izmantojiet 1500 V maiņstrāvu (1 minūti) vai 2121 V līdzstrāvu (1 sekunde), un noplūdes strāvai jābūt<5mA (UL 60950 standard).
2. Vides simulācijas testēšana
Mitra karstuma pārbaude: pēc 96 stundām ievietošanas 85 grādu/85% RH vidē izolācijas pretestības krituma ātrumam jābūt mazākam par 50%.
Sāls izsmidzināšanas tests: pakļaujot 5% NaCl šķīduma izsmidzināšanas videi 48 stundas, uz virsmas nav korozijas produkta.
Temperatūras cikliskums: veiciet 20 ciklus no -40 grādiem līdz +85 grādiem bez izolācijas veiktspējas pastāvīgas pasliktināšanās.
3. Ilgtermiņa uzticamības pārbaude
Paātrinātā kalpošanas laika pārbaude: pēc nepārtrauktas darbības 1000 stundas 60 grādu temperatūrā, 85% RH un 1,2 reizes lielāku par nominālo spriegumu, atteices līmenim jābūt mazākam par 0,1%.
HALT testēšana: identificējiet konstrukcijas nepilnības ekstremālos apstākļos, piemēram, straujas temperatūras izmaiņas (-55 grādi līdz +125 grādi/min) un nejaušas vibrācijas (50 g RMS).
6, tipiski piemērošanas gadījumi
Noteiktas naftas urbšanas platformas vadības sistēmā instrumentam LCD ir jādarbojas stabili 120 grādu naftas piesārņotā vidē. Īstenojot šādus pasākumus:
Izmantojot PI plānslāņa izolācijas blīvi (biezums 0,2 mm, temperatūras izturība 300 grādi)
Spray nano coating on the surface of PCB (contact angle>150 grādi), lai novērstu eļļas traipu pielipšanu
Blīvēšanai tiek izmantota silikona gumija (Shore A 30, temperatūras izturība -60 grādi līdz{2}} grāds).
Pārbaudīts ar "Eļļas miglas korozijas testu" IEC 60068-2-64 standartā
Sistēma ir nepārtraukti darbojusies 5 gadus, izolācijas pretestība vienmēr tiek uzturēta virs 500M Ω un nav notikuši elektrības pārrāvumi vai šļūdes traucējumi.
