Diseño de PCB a Medida para Sistemas de Energía y Solar
La electrónica solar y de energía falla donde los voltios y los amperios son más altos: el bus DC, el nodo de conmutación del MPPT y la barrera de aislamiento. Diseñamos PCBs de etapa de potencia en torno a la realidad de la línea de fuga, los térmicos y la sobretensión, en lugar de tratar el trazado como algo secundario. Cada placa se construye para superar la prueba HiPot, sobrevivir a transitorios inducidos por rayos y funcionar fría bajo plena irradiancia.
Challenges specific to Energy & Solar
Arco eléctrico y descarga por fuga en el bus DC
Las tensiones de string de 1000 V puentean el cobre con un espaciado insuficiente a través de humedad, polvo y condiciones exteriores de grado de polución 3, provocando arcos por trazas de carbón.
La etapa de potencia MPPT se calienta demasiado
Los FET del nodo de conmutación, los inductores y los shunts vierten decenas de vatios en cobre delgado sin ruta térmica, reduciendo la potencia de salida y envejeciendo las soldaduras.
La sobretensión y los rayos destruyen la placa
Los impactos cercanos inyectan transitorios de modo común de kV en los largos strings fotovoltaicos, perforando los controladores de puerta y las líneas de sensado que carecen de una ruta de recorte.
La polaridad inversa destruye la entrada
Los técnicos de campo invierten PV+ y PV- o las baterías durante la instalación, retroalimentando el bus y friendo los FET de entrada, los controladores y los diodos de bloqueo inverso.
La barrera de aislamiento se rompe
Las barreras de primario a secundario y de bus a comunicaciones tienen fugas o sufren descargas porque la distancia de aislamiento, la línea de fuga y el ruteo de ranuras nunca cumplieron la tensión de trabajo.
How GizanTech solves them
- 1. Trazado del bus DC con la línea de fuga primero. Especificamos el espaciado del cobre según las tablas de grado de polución 3 de la IEC 62109-1, añadimos recubrimiento conformal y ruteamos ranuras bajo los huecos de alta tensión para romper las rutas de fuga.
- 2. Etapa MPPT modelada térmicamente. Colocamos los FET y los shunts sobre vertidos de cobre con vías térmicas hacia un plano trasero, dimensionamos el lazo de conmutación ajustado y validamos el aumento de la unión con barridos IR.
- 3. Cadena de protección contra sobretensión y rayos. Añadimos recorte escalonado con MOV más TVS, tubos de descarga de gas en las entradas PV y un retorno de sobretensión definido para que los transitorios de kV se deriven antes de llegar a la lógica.
- 4. Endurecimiento frente a polaridad inversa. Usamos bloqueo de diodo ideal con P-FET en las entradas, conectores polarizados y un crowbar de detección y enganche para que una instalación invertida no pueda retroalimentar el bus.
- 5. Barreras de aislamiento verificadas. Diseñamos la línea de fuga y la distancia de aislamiento primario-secundario para la tensión de trabajo nominal, añadimos ranuras de aislamiento y confirmamos con HiPot de 3 kV en cada construcción.
| Regla | Estándar / objetivo de espaciado | Modo de fallo | Acción de trazado |
|---|---|---|---|
| Línea de fuga / distancia de aislamiento del bus DC | IEC 62109-1, grado de polución 3: 8.0 mm de línea de fuga a 1000 Vdc | Arco por trazas de carbón, descarga a través de superficie contaminada | Ampliar los huecos de cobre, fresar ranuras de aislamiento, aplicar recubrimiento conformal |
| Polaridad inversa | Bloquear la tensión inversa completa del bus PV / batería, caída < 30 mV | FET de entrada y controlador retroalimentados y destruidos en la instalación | Bloqueo con diodo ideal P-FET más conectores polarizados y codificados |
| Térmicos de la etapa de potencia MPPT | Tj < 110 C a plena irradiancia, aumento de cobre < 40 C | Sobrecalentamiento de FET / inductor, reducción de potencia, fatiga de soldadura | Vertido de 2 oz, matriz de vías térmicas al plano trasero, lazo ajustado |
| Sobretensión / rayo | IEC 61643 / 8-20 us, recorte de onda combinada de 6 kV | Controlador de puerta y líneas de sensado perforados por kV de modo común | GDT + MOV + TVS escalonados, ruta de retorno de sobretensión definida |
| Barrera de aislamiento | Reforzada, HiPot de 3 kV, línea de fuga >= 6.4 mm a la tensión de trabajo | Fuga primario-secundario, descarga de la barrera bajo fallo | Rutear ranura de aislamiento, sin trazas en el hueco, verificar cada HiPot |
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Custom PCB Design for other industries
Frequently asked questions
¿Para qué clase de tensión pueden diseñar PCBs solares?
Diseñamos para buses de string de 600 V, 1000 V y 1500 Vdc, espaciando el cobre y el aislamiento según las tablas de línea de fuga de la IEC 62109 para la tensión de trabajo nominal y el grado de polución.
¿Cómo evitan que la etapa MPPT se sobrecaliente?
Modelamos térmicamente el nodo de conmutación, usamos vertidos de cobre pesado con matrices de vías hacia un plano trasero, mantenemos el lazo de conmutación ajustado y confirmamos el aumento de la unión con barridos IR a plena carga.
¿Se encargan de la protección contra sobretensión y rayos?
Sí. Diseñamos una cadena de recorte escalonada de tubos de descarga de gas, MOV y diodos TVS con un retorno de sobretensión definido para que los transitorios de kV inducidos se deriven a tierra antes de llegar a la lógica de control.
¿Puede la placa sobrevivir a una conexión PV o de batería invertida?
Añadimos bloqueo inverso con diodo ideal P-FET y conectores codificados y polarizados para que una instalación invertida durante la puesta en marcha en campo no pueda retroalimentar el bus y destruir la etapa de entrada.
¿Certifican el aislamiento y realizan pruebas HiPot?
Diseñamos barreras reforzadas de primario a secundario para la tensión de trabajo y verificamos cada placa ensamblada con una prueba dieléctrica HiPot de 3 kV más comprobaciones de resistencia de aislamiento.