Distribución de señal de alto voltaje hacia 8 relés en PCB


#1

Buenos días, voy a lanzar una pregunta sobre equipos de electrónica que gestionan señales de alto voltaje (hablamos de millares: 1000V : 6500V).

Quiero diseñar un pcb con unos relés de alta potencia. Supongamos el módulo de los relés como una caja negra. Por un lado tenemos N puntos (pongamos 8), cada punto son en realidad 2 conectores que van a parar a un relé y por el otro lado de la caja negra hay dos señales: GND y alto voltaje (V>1000V). Cada relé conectarà 1 de esos 2 puntos a una señal de alto voltaje, pongamos 6500V o bien a GND, nunca los dos a la vez. Quremos dejar unos puntos conectados a GND y otros a alto voltaje. Así que tendríamos entre 0 y 4 relés conectados a alto voltaje y entre 0 y 4 relés a GND. La corriente circulante se limita a pocos mA.

Supongamos que acabamos conectando 4 relés a alto voltaje y 4 relés a GND. Lo que yo me estoy cuestionando es cómo realizar las pistas y conexionado entre: conectores x 8 (4 + 4) + 8 relés + conectores x 2 (señal 1 HV + señal 1GND).

Algo así:
reles

Nunca he trabajado con estas grandes tensiones y me pregunto los temas que debo tener en cuenta para el diseño. La corriente circulante no debería ser un problema porque son pocos mA, aunque será un problema si se refleja o se filtra hacia pistas por donde no debería circular. Me preocupa el alto voltaje, supongo que el riesgo de arco eléctrico será mayor si las distancias son cortas y las pistas o hilos conductores no están suficientemente aislados. Cómo se calculan las distancias, grosores, técnicas de aislamiento y prevención de interferencias indeseadas. Por dónde empezaríais vosotros?

Por otro lado, si las distancias y costes requeridas o técnicas de apantallamiento entre pistas son excesivas para el tamaño que disponemos se me ocurre que otra alternativa pasa por llevar los cables directamente a los Relés (sin pasarlo por pcb), eligiendo algún tipo de cable/hilo indicado para esto. Esta última podría ser una solución viable.

Pero quisiera saber más sobre llevarlo a PCB y por las pistas conectar la señal HV y la señal GND a cada relé (no creo que vayamos a poner más de 8 relés, como mucho 16).

Alguna sugerencia? opiniones?

Saludos a todos.


#2

Hola Eugenia,
El valor máximo permitido a doble cara es de 1kV, con tensiones superiores solo puedes hacer a simple cara, con aproximadamente 1mm de separación por cada kV, aproximadamente. Hay una calculadora en:
https://www.smps.us/pcbtracespacing.html

también tiene criterios para el diseño con PCB y alto voltaje:

Espero que eso te ayude un poco.

Saludos


#3

Muchas gracias @Nikotes, estoy verdísima en estos temas. Puntualizo sobre un pequeño error en el post, en cuanto al voltaje. No me di cuenta de las unidades, no estaré trabajando con MegaVoltios. Pero sí unos pocos KV y más de 1KV seguro. Ya lo he corregido.

Seguiremos la normativa de safety para homologar, etc.
Te agradezco mucho el consejo y este manuscrito porque para empezar es más que nada.

Saludos.