Procédure de test Hi-Pot : un guide pratique de bout en bout (des bases à la production)

La procédure de test Hi-Pot (test de potentiel élevé ou de tenue diélectrique) est une étape critique de vérification de la sécurité qui met l'accent sur l'isolation électrique à haute tension pour garantir l'absence de fuite de courant vers le châssis ou les pièces accessibles à l'utilisateur. Contrairement aux tests de continuité ou de fonctionnement, ce processus applique délibérément des tensions dépassant largement le fonctionnement normal (généralement de 1 000 V à 5 000 V) pour identifier les isolations marginales, les trous d'épingle ou les violations d'espacement avant qu'un produit n'arrive sur le marché.

Points clés à retenir

Définition de base : Un test de contrainte appliquant une haute tension (AC ou DC) entre les conducteurs porteurs de courant et la terre non conductrice de courant pour vérifier l'isolement.
Formule standard : La tension de test de base pour de nombreux appareils électroniques grand public est de $2 \times V_{operating} + 1 000 V$.
Règle de durée : Les tests de type (R&D) nécessitent généralement 60 secondes, tandis que les tests sur la chaîne de production sont souvent réduits à 1 à 2 secondes pour maintenir le débit.
Seuil de fuite : Une unité qui passe doit maintenir le courant de fuite en dessous d'une limite définie, généralement comprise entre 0,5 mA et 5 mA, selon la norme de sécurité (par exemple, UL 60950, CEI 62368).
Critique pour la sécurité : Vérifiez toujours le système de verrouillage de sécurité et assurez-vous que le câble « Retour » est mis à la terre avant de toucher la sonde haute tension (HT).
Idée fausse : Hi-Pot n'est pas la même chose que le test Megger ; Hi-Pot met l'isolation sous contrainte jusqu'au point de rupture, tandis que Megger mesure une résistance élevée à des contraintes plus faibles.
Conseil de validation : Utilisez quotidiennement une « charge de vérification » (une résistance de valeur connue) pour vous assurer que le testeur identifie correctement une condition de défaillance avant de tester des unités réelles.

Contenu

Ce que cela signifie vraiment (portée et limites)
Metriques importantes (Comment les évaluer)
Comment choisir (Guide de sélection par scénario)
Points de contrôle de mise en œuvre (de la conception à la fabrication)
Erreurs courantes (et approche correcte)
FAQ (coût, délai de livraison, matériaux, tests, critères d'acceptation)
Glossaire (termes clés)
Conclusion (prochaines étapes)

Ce que cela signifie réellement (portée et limites)

La procédure de test Hi-Pot est le dernier gardien de la sécurité électrique. Alors qu'un plan de test fonctionnel PCB vérifie qu'une carte fonctionne et qu'un tutoriel de test de sonde volante peut expliquer comment vérifier les courts-circuits à basse tension, le test Hi-Pot recherche spécifiquement les faiblesses d'isolation qui n'apparaissent que sous une contrainte électrique élevée.

Il fonctionne sur un principe simple : si l'isolation est suffisante, la haute tension appliquée entre la « Ligne/Neutre » et la « Terre » entraînera un flux de courant négligeable. Si l'isolation est compromise (en raison de fils coupés, de lignes de fuite insuffisantes sur la carte de circuit imprimé (PCB) ou de débris conducteurs), le courant formera un arc ou circulera à travers le défaut, déclenchant le testeur.

La physique de la panne

Lorsque la tension augmente, l’intensité du champ électrique à travers l’isolation augmente. Chaque isolant a une tension de claquage. Le test Hi-Pot applique une tension inférieure à la tension de claquage d'une bonne isolation mais supérieure à la tension de claquage d'une isolation défectueuse.

Flashover : Un arc sur la surface du PCB ou du composant.
** Panne :** Une perforation à travers le matériau isolant lui-même.

AC contre DC Hi-Pot

AC Hi-Pot : Sollicite l'isolation avec une polarité alternée. Il est plus agressif car il teste la capacité réactive de l'appareil. Il imite le stress du secteur.
DC Hi-Pot : Applique une haute tension statique. Cela nécessite une montée en puissance progressive pour charger la capacité de l'appareil. Une fois chargé, le seul courant qui circule est le véritable courant de fuite.

Mesures importantes (comment les évaluer)

Pour établir une procédure de test Hi-Pot robuste, vous devez définir des critères numériques de réussite/échec spécifiques. Des exigences vagues telles que « test de sécurité » conduisent à une qualité incohérente.

Tableau 1 : Paramètres de test critiques| Métrique | Gamme typique | Pourquoi c'est important | Méthode de vérification |

| :--- | :--- | :--- | :--- | | Tension d'essai (CA) | 1 000 V – 5 000 V | Détermine le niveau de stress. Trop faible, il manque des défauts ; des dégâts trop élevés endommagent les bonnes unités. | Compteur HT calibré. | | Tension d'essai (CC) | 1414V – 7070V | L'équivalent DC est généralement de 1,414 $ \times V_{AC}$ pour correspondre à la contrainte maximale. | Compteur HT calibré. | | Temps de rampe | 0,5 s – 5,0 s | Empêche les pointes de courant de déclencher de fausses pannes dues à un appel. | Minuterie sur l’écran du testeur. | | Temps de séjour | 1s (Production) / 60s (Type) | Durée pendant laquelle la tension est maintenue. Des temps plus longs détectent une dégradation thermique lente. | Journal du chronomètre/testeur. | | Limite de fuite | 0,1 mA – 10 mA | Le seuil de l'échec. Réglez légèrement au-dessus des fuites capacitives normales. | Charge de résistance connue. | | Détection d'arc | Niveau 1 – 9 (Sensibilité) | Détecte le bruit haute fréquence indiquant un arc imminent avant une panne complète. | Simulateur d'éclateur. | | Temps de décharge | < 0,2 s | Temps nécessaire pour drainer la tension jusqu'à des niveaux sûrs (<50 V) après le test. | Sonde d'oscilloscope. |

Tableau 2 : Exigences de tension standard

Différentes industries exigent différents calculs de tension.

Norme	Demande	Formule de tension d'essai	Valeur typique (appareil 120 V)
CEI 60950/62368	Équipement informatique	$2 \times V_{rated} + 1000V$	~1240 V CA
CEI 60601	Dispositifs médicaux	$2 \times V_{rated} + 1000V$ (Basique)	1500V AC (4000V pour renforcé)
CEI 60335	Appareils électroménagers	$2 \times V_{rated} + 1000V$	1240 V CA
Classe II (double isolation)	Pas de broche de terre	$2 \times V_{rated} + 2000V$	~2500 V CA
Niveau composant	Relais/Optocoupleurs	Tension d'isolement nominale	3 750 V - 5 000 V CA

Analyseurs de mesures de test

Comment choisir (Guide de sélection par scénario)

La sélection des bons paramètres et équipements pour votre procédure de test Hi-Pot dépend du dispositif sous test (DUT) et de l'environnement de fabrication.1. Si le DUT a une capacité élevée (par exemple, de grands filtres EMI), choisissez DC Hi-Pot. * Raison : Les tests CA entraîneront un flux de courant réactif élevé ($I = V \times 2\pi fC$), qui peut dépasser la limite de courant du testeur même si l'isolation est bonne. DC charge le condensateur une fois et lit uniquement les fuites résistives. 2. Si la norme réglementaire précise « AC uniquement », choisissez AC Hi-Pot. * Raison : Certaines normes n'autorisent pas la substitution du courant continu, car le courant alternatif sollicite l'isolation avec une polarité alternée, ce qui est plus représentatif du fonctionnement réel du secteur. 3. Si vous devez éliminer le temps de « rampe vers le bas », choisissez AC Hi-Pot. * Raison : La tension alternative ne charge pas la capacité de l'appareil à un niveau statique, de sorte que le DUT peut être touché en toute sécurité presque immédiatement après l'arrêt du test. DC nécessite une période de décharge. 4. Si vous testez des composants électroniques sensibles qui ne peuvent pas tolérer les transitoires de surtension, choisissez le courant continu avec une rampe lente. * Raison : La rampe contrôlée empêche les dépassements et protège les composants sensibles des pics de tension. 5. Si vous effectuez un « test de type » pour la certification, choisissez une durée de 60 secondes. * Raison : Les organismes de certification exigent un test de résistance d'une minute pour prouver la robustesse de la conception. 6. Si vous effectuez des « Tests de routine » sur une ligne de production, choisissez une durée de 1 à 2 secondes. * Raison : La fabrication en grand volume ne peut pas se permettre des cycles de 60 secondes. Les normes autorisent généralement une augmentation de la tension de 10 à 20 % en échange d'une réduction du temps à 1 seconde. 7. Si le produit est de classe II (double isolation), choisissez une limite de tension plus élevée (généralement 2 500 V+). * Raison : Sans mise à la terre de protection, la barrière isolante est le seul mécanisme de sécurité et doit résister à des contraintes plus élevées. 8. Si vous constatez de fausses pannes fréquentes dues à l'humidité, choisissez d'ajuster la limite de fuite ou de déshumidifier. * Raison : Une humidité élevée peut augmenter le courant de fuite en surface. N'augmentez pas simplement la limite sans en vérifier la cause. 9. Si vous testez des câbles ou des faisceaux, choisissez un testeur multipoint. * Raison : Vous devez tester l'isolation entre chaque conducteur et chaque autre conducteur, ce qui nécessite des matrices de commutation automatisées. 10. Si l'objet à tester contient des composants dont la tension nominale est inférieure à la tension d'essai (par exemple, des MOV), choisissez de les retirer ou de les déconnecter. * Raison : Les varistances à oxyde métallique (MOV) sont conçues pour conduire à des tensions élevées. Ils déclencheront le testeur Hi-Pot et seront potentiellement détruits pendant le test.

Points de contrôle de mise en œuvre (de la conception à la fabrication)

La mise en œuvre d’une procédure de test Hi-Pot fiable nécessite une approche systématique. Suivez ces 10 étapes pour garantir la sécurité et la conformité.

Programmation de tests PCBA

1. Configuration du verrouillage de sécurité

Action : Installez un boîtier de sécurité ou une barrière immatérielle connecté au port de verrouillage du testeur.
Contrôle d'acceptation : Le testeur ne doit pas démarrer si la porte du boîtier est ouverte.

2. Vérification de l'intégrité du sol

Action : Assurez-vous que le châssis du testeur est mis à la terre. Connectez le fil « Retour » au châssis métallique du DUT.
Contrôle d'acceptation : La résistance entre le châssis du testeur et la terre de l'installation doit être < 0,1 Ω.

3. Configuration des paramètres

Action : Programmez la tension ($V_{test}$), le temps de rampe ($T_{ramp}$), le temps de séjour ($T_{dwell}$) et la limite de courant ($I_{trip}$).
Contrôle d'acceptation : Vérifiez les paramètres par rapport à la norme UL/IEC spécifique au produit.

4. Vérification quotidienne (la « charge factice »)

Action : Avant de tester les unités de production, connectez une résistance calculée pour échouer le test (par exemple, si la limite est de 1 000 V/10 mA, utilisez une résistance de 90 kΩ).
Contrôle d'acceptation : Le testeur DOIT indiquer « ÉCHEC » et « Fuite élevée ». S'il dépasse la résistance, le testeur est défectueux.

5. Isolation des poussières

Action : Débranchez tous les dispositifs de protection contre les surtensions (MOV, GDT) ou assurez-vous qu'ils sont évalués au-dessus de la tension de test.
Contrôle d'acceptation : L'inspection visuelle confirme que les MOV sont retirés ou que les cavaliers sont ouverts.

6. Séquence de connexion

Action : Connectez le fil Bas/Retour d'abord, puis le fil Haute Tension.
Contrôle d'acceptation : Les connexions sont sécurisées ; aucune pince crocodile lâche ne repose sur l'établi.

7. Phase de montée en puissance

Action : Lancez le test. La tension doit augmenter linéairement pendant le temps de rampe programmé (par exemple 2 secondes).
Contrôle d'acceptation : L'écran affiche une augmentation de la tension sans dépassement > 5 %.

8. Phase d'attente

Action : Maintenir la pleine tension pendant la durée spécifiée (par exemple 1 seconde).
Contrôle d'acceptation : La lecture du courant de fuite reste stable et inférieure à la limite $I_{trip}$.

9. Phase de décharge (DC uniquement)

Action : Après le test, le testeur décharge la capacité du DUT.
Contrôle d'acceptation : Ne touchez pas le DUT jusqu'à ce que l'affichage de la tension indique < 30 V.

10. Enregistrement des données

Action : Enregistrez le résultat (Réussite/Échec) et le courant de fuite mesuré.
Contrôle d'acceptation : Le numéro de série est associé au résultat du test dans le système qualité.

Erreurs courantes (et la bonne approche)

Les échecs de la procédure de test Hi-Pot proviennent souvent d’erreurs de configuration plutôt que de défauts du produit.

1. Faire flotter le fil de retour

Erreur : Laisser le fil de retour déconnecté ou mal connecté.
Impact : Le châssis du DUT flotte à haute tension. Le test réussit faussement car aucun courant ne peut revenir vers le testeur, mais l'opérateur court un risque de choc.
Correction : Utilisez toujours une fonction « Contrôle de continuité de la terre » si elle est disponible.
Vérifiez : Mesurez la continuité entre le clip de retour et le châssis du testeur avant de commencer.

2. Ignorer la capacité du câble

Erreur : Utilisation de longs câbles HT enroulés lors des tests CA.
Impact : Le câble lui-même a une capacité. Le testeur mesure le courant chargeant le câble comme une fuite, provoquant de fausses pannes.
Correction : Gardez les câbles courts et déroulés. Effectuez un calibrage "Offset" ou "Null" avec les câbles ouverts.
Vérifiez : Exécutez le test sans aucun DUT attaché ; la fuite doit être proche de 0,00 mA.

3. Tests phase-neutre

Erreur : Appliquer une HT entre les broches de ligne et neutre du cordon d'alimentation.
Impact : Il s'agit d'un test de court-circuit et non d'un test d'isolation. Cela ferait sauter le fusible d’entrée ou endommagerait l’alimentation.
Corrigez : Ligne courte et neutre ensemble et appliquez-leur HV simultanément contre la broche de terre.
Vérifiez : Utilisez un boîtier adaptateur spécialisé qui court-circuite automatiquement L+N.

4. Fixer des limites trop élevées

Erreur : Régler la limite de déclenchement au maximum du testeur (par exemple, 20 mA) pour éviter les déclenchements intempestifs.
Impact : Une unité avec une isolation marginale (par exemple, fuite de 15 mA) passe mais est dangereuse.
Correction : Caractérisez les fuites normales des bonnes unités (par exemple, 2 mA) et définissez la limite de 20 à 30 % plus haut (par exemple, 2,5 mA).
Vérifier : Analyser la distribution statistique du courant de fuite dans un lot de 50 unités.

5. Négliger le temps de rampe

Erreur : Application instantanée de la pleine tension (rampe de 0 seconde).
Impact : Les pics de courant déclenchent immédiatement l'alarme « Courant élevé » en raison d'un appel capacitif.
Correction : Définissez un temps de rampe d'au moins 1,0 seconde.
Vérifier : Observez la trace actuelle sur le testeur ; il devrait monter doucement.

6. Re-tester sans refroidissement

Erreur : Testez à plusieurs reprises la même unité pour résoudre une panne.
Impact : L'isolation se dégrade sous l'effet de contraintes répétées. Une unité marginale pourrait devenir un échec brutal en raison des tests eux-mêmes.
Correction : Laisser l'isolation récupérer. Limitez le nombre de nouveaux tests.
Vérifier : Suivez le nombre de nouveaux tests dans le système d'exécution de la fabrication.

7. Utilisation de AC sur des composants DC uniquement

Erreur : Utilisation d'un Hi-Pot CA sur un circuit avec des condensateurs Y qui sont uniquement conçus pour les tests CC ou qui ont une faible impédance CA.
Impact : Un courant de fuite excessif déclenche le testeur.
Correction : Passez aux tests Hi-Pot CC pour les circuits hautement capacitifs.
Vérifiez : Consultez les fiches techniques des composants pour les Y-caps.

8. Toucher le Dut pendant une décharge DC

Erreur : Débrancher le DUT immédiatement après un signal « Réussite » du test DC.
Impact : Le DUT agit comme un condensateur chargé (potentiellement 2 000 V+). L'opérateur reçoit un choc violent.
Correction : Assurez-vous que le testeur dispose d'un circuit de décharge automatique et attendez l'indicateur « Sûr ».
Vérifiez : Mesurez la tension aux bornes des broches du DUT immédiatement après la fin du test.

FAQ (coût, délai de livraison, matériaux, tests, critères d'acceptation)

1. Quelle est la différence entre Hi-Pot et tenue diélectrique ? Ils sont identiques. « Hi-Pot » est une abréviation en argot industriel pour « haut potentiel », tandis que « résistance diélectrique » est le terme formel utilisé dans des normes telles que UL et CEI.

Hi-Pot = Terminologie courante.
Tenue diélectrique = Documentation formelle.
Les deux font référence au même test de contrainte de tension.

2. Les tests Hi-Pot endommagent-ils l'électronique ? Un test Hi-Pot correctement configuré est non destructif pour les bonnes unités. Cependant, cela est destructeur pour les mauvaises unités ; si l'isolation échoue, l'arc résultant peut carboniser le PCB, rendant le défaut permanent.

Bonnes unités : Aucune dégradation.
Mauvaises unités : échec permanent (ce qui est le but : les attraper).
Tests excessifs : des tests répétés à pleine tension peuvent dégrader l'isolation au fil du temps.

3. Combien coûte un testeur Hi-Pot ? Les testeurs manuels d'entrée de gamme commencent autour de 1 500 $, tandis que les systèmes automatisés avec enregistrement de données, analyse multipoint et capacités AC/DC/IR vont de 5 000 $ à 15 000 $.

De base (manuel) : 1,5 000 $ - 3 000 $.
Programmable (laboratoire) : 4 000 $ - 8 000 $.
Automatisé (Production) : 10 000 $+.

4. Puis-je utiliser un multimètre pour les tests Hi-Pot ? Non. Un multimètre standard utilise une pile de 9 V pour mesurer la résistance, ce qui ne peut pas stresser l'isolation. Un testeur Hi-Pot génère des milliers de volts pour combler les écarts qu'un multimètre considérerait comme un « circuit ouvert ».

Multimètre : Basse tension (<12V).
Hi-Pot : Haute tension (>1000V).
Megger : Haute tension (500 V-1 000 V) mais mesure la résistance, pas la panne.

5. Qu'est-ce que le paramètre « Détection d'arc » ? La détection d'arc surveille les variations de courant haute fréquence qui indiquent un arc de « pulvérisation » ou une décharge corona avant qu'une panne complète ne se produise.

Aide à détecter les connexions lâches.
Identifie les écarts d'isolation marginaux.
Sensibilité réglable (généralement 1-9) pour éviter les fausses pannes dues au bruit ambiant.

6. Pourquoi dois-je supprimer les MOV avant de tester ? Les varistances à oxyde métallique (MOV) sont des suppresseurs de surtension conçus pour court-circuiter les pointes de tension à la terre. Si vous appliquez 1 500 V à un MOV de 300 V, il fera son travail et court-circuitera le circuit, provoquant une panne de Hi-Pot.

Solution 1 : utilisez un MOV à tension plus élevée (si la conception le permet).
Solution 2 : laissez MOV vide jusqu'à la fin du test.
Solution 3 : Déconnectez MOV via un cavalier pendant le test.

7. À quelle fréquence le testeur Hi-Pot doit-il être calibré ? La norme industrielle impose un étalonnage annuel (tous les 12 mois) par un laboratoire accrédité. Cependant, un « contrôle de vérification » utilisant une résistance connue doit être effectué quotidiennement ou au début de chaque quart de travail.

Étalonnage : annuel (traçable aux normes NIST/nationales).
Vérification : Quotidienne (vérification fonctionnelle).

8. Quel est le délai typique pour la mise en place d’une station Hi-Pot ? Si l'équipement est disponible, l'installation prend 1 à 2 jours pour la programmation et la validation de sécurité. Si vous commandez un nouveau luminaire personnalisé ou un testeur automatisé, les délais de livraison peuvent varier de 4 à 8 semaines.

Testeur prêt à l'emploi : livraison 1 semaine.
Luminaire personnalisé : 4-6 semaines.
Programmation/Validation : 1-2 jours.

Glossaire (termes clés)| Terme | Définition |

| :--- | :--- | | Répartition | Défaillance catastrophique de l'isolation où le courant circule librement à travers le matériau. | | Appareil de classe I | Un produit avec une connexion à la terre de protection (fiche à 3 broches). | | Appareil de classe II | Un produit avec double isolation et sans mise à la terre (fiche à 2 broches). | | Frayage | Distance la plus courte entre deux parties conductrices le long de la surface de l'isolant. | | Diélectrique | Un matériau isolant qui résiste à la circulation du courant électrique. | | Temps de séjour | La durée pendant laquelle la pleine tension de test est appliquée au DUT. | | Flashover | Arc électrique se produisant à la surface de l’isolant (décharge d’air). | | GFI (interruption de défaut à la terre) | Un dispositif de sécurité sur le testeur qui coupe l'alimentation en cas de fuite de courant vers l'opérateur. | | Courant de fuite | La petite quantité de courant qui traverse l’isolation pendant le test. | | Temps de rampe | Le temps nécessaire pour augmenter la tension de 0 V à la tension de test cible. | | Retourner le prospect | Le câble de référence (généralement noir) connecté au châssis ou à la masse du DUT. | | ** Courant de voyage ** | La limite de courant maximale admissible ; le dépassement déclenche un résultat « Échec ». | | Essai de type | Un test rigoureux réalisé sur une conception prototype (durée plus longue, tension plus élevée). | | Test de routine | Un test plus rapide réalisé sur 100% des unités de production. |

Conclusion (prochaines étapes)

Une procédure de test Hi-Pot robuste n’est pas négociable pour la conformité en matière de sécurité électrique. C'est le seul moyen de garantir que l'isolation de votre produit pourra résister aux contraintes du monde réel sans mettre en danger l'utilisateur. En sélectionnant les paramètres CA ou CC corrects, en définissant des limites de fuite réalistes basées sur les données et en appliquant des verrouillages de sécurité stricts, vous transformez un fardeau réglementaire en un contrôle de qualité fiable.Pour vous assurer que vos assemblages PCB répondent à ces normes rigoureuses, vérifiez que votre partenaire de fabrication intègre les tests Hi-Pot directement dans leur **[Qualité PCB](/PCB/PCB-quality