具有PCB高压间隙的电路板

PCB高压间隙指南和提示

我第一次接触电是在七岁的时候。我有一个绝妙的主意,把一些电线插在手电筒灯泡上,然后插到墙上的插座上,因为我没有电池。后来,这也是我第一次看到爸爸同时哭和笑。幸运的是,从那以后我学到了更多,并且对电源以及如何在PCB设计中使用电流和电压有了一个健康的认识。

设计人员必须小心地管理电路板上的电源,以确保电源的完整性,错误布线的电流可能会烧穿痕迹并导致热问题。高压如果设计不正确也会产生问题,包括电路板上金属暴露区域之间的电弧和短路。为了最大限度地减少电路板故障和人身伤害的可能性,这里有一些PCB高压间隙指南可以帮助您。

高压细节和问题

从大型工业设备到计算机,许多应用都需要高压。设计者需要知道他们正在使用的电路板中的电压,以防止裸露导体之间发生意外的电弧。元件引线、焊盘、迹线或其他金属区域都可以用作导体,如果彼此太近,将传输或接收意外的高压电弧。这些电弧可能会导致组件绝缘层破裂或在电路板上产生表面跟踪,从而增加未来发生电弧的可能性。最终,电弧会造成直接短路,产生的电流浪涌会烧毁电路板、损坏元件或危及用户。

构成高压的因素因设计而异。在电力系统中,100伏电压通常被认为是高电压,而同样的电压水平则被认为是低电压。不过,一般来说,超过30VAC或60VDC的电压应遵循性能和安全的间隔规则。这些PCB间距规则的测量方法如下间隙和爬电,理解它们之间的区别很重要:

  • 间隙:这是两个导体之间通过空气的直接空间。这是一种视线测量。
  • 爬电:沿板或绝缘材料表面的两个导体之间的空间。它遵循曲面轮廓。

为了简化这一点,可以考虑穿越大峡谷。清场就像走钢丝从一个边缘到另一个边缘,而爬行是爬到峡谷,划过科罗拉多河,然后爬到峡谷的另一边。为了确定设计的风险,有一个标准高压电弧测定你可能想进行的测试。接下来,我们将了解一些PCB设计指南,这些指南将帮助您避免与高电压相关的一些问题。

PCB高压间隙指南

高压设计的第一步是确定组件之间的间距,以防止电弧. 简单地在电路板的正面和背面之间分离组件可能无法在它们之间提供足够的空间。此外,在某些情况下,高电压部件之间的距离可能比高电压部件和低电压部件之间允许的距离更近。关键是使用工作电压、预期工作环境(灰尘或冷凝)和将使用的电路板材料来计算所需的间隙和爬电。

电路板材料对您的计算至关重要。当电压在电路板上产生电弧时,它会破坏材料的绝缘性能,形成一条导电路径。一些材料比其他材料更容易受到这种影响,PCB层压板制造商用比较跟踪指数(CTI)测量这种敏感性。一种材料的CTI值越高,它的绝缘性就越高,更适合于高压电路。

一旦有了正确的计算,就可以使用它们来建立设计规则。为高电压部件创建一个组件类有助于加强它们之间的隔离。以下是一些其他有用的布局提示:

  • 请记住,某些部件会有金属突出物,例如突出的散热器,这将影响它们之间的间隙测量。这些可以通过相应地设计PCB封装外形或创建特定的禁止区来解释。
  • 在电路板表面切槽或开槽也有助于延长爬电距离,增加绝缘屏障也有助于延长爬电距离。
  • 圆形或椭圆形衬垫,相对于矩形衬垫,将有助于增加它们之间的间隙。
  • 保持你的能量轨迹短,厚,并尽可能直接。使用计算器或记录道宽度表在这里很重要。
  • 一定要指定最佳的表面光洁度和保形涂层,以保护电路板免受积存的组装碎片的影响。电路板表面的焊料或其他金属碎片会增加产生高压电弧的可能性。

在这一点上,你将需要数据,使你的间隙和爬电计算,我们将探讨下一步。

获取所需的高压设计信息

不同的间隙和爬电计算器可在线找到正确的间距为您的高压印刷电路板布局。您还需要咨询PCB层压板的制造商,以确定产品的CTI值PCB材料你在考虑。如现行PCBA制造标准IPC-A-610中所述,使用涵盖高压布局、爬电和间隙标准的不同标准也会有所帮助:

  • IPC-2221:涵盖设计规则的通用标准,包括高压间隔。
  • IPC-9592:专门针对高压电源转换设备的标准。
  • UL-61010-1:测试和实验室设备设计的安全标准。
  • UL-60950-1:高低压设备的广泛标准。
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