jeg fik min første eksponering for PCB creepage og clearance standarder vej tilbage i college på min første praktik. Jeg fik til opgave at udvikle et gnisttændingskredsløb, der skulle tage 120 V og omdanne det op til 20 kV for at skabe en elektrisk gnist mellem to elektroder. Jeg var ung og vidste ikke engang ordene “creepage” eller “clearance” endnu, så da jeg tilsluttede mit protoboard-kredsløb, kom den indkommende strøm over hele linjen, og den eksploderede. Hvis du vil lære af min Ungdoms fejl, skal du designe dine brædder med creepage og clearance i tankerne. Disse to attributter angiver afstanden mellem ledere på højspændingskort. Krav til clearance og krybning er underlagt flere standarder, herunder IEC 60601 og IPC 2221. Der er flere designmetoder, du kan bruge til at hjælpe dig med at opfylde disse standarder, så du kan holde dine kredsløb og kunder sikre.
Hvad er Creepage og Clearance?
hvis du primært designer lavspændingskredsløb, er chancerne for, at du ikke har haft at gøre med krybning eller clearance meget ofte. Så hvad er nøjagtigt creepage og clearance, og hvornår skal du begynde at tænke på dem?
Clearance – Clearance er den korteste afstand i luften mellem to ledere. Du kan tænke på dette som synsfeltet mellem to bjergtoppe. Hvis du havde en jetpack, som jeg ofte ønsker jeg gjorde, du kunne flyve direkte til den anden top i en lige linje.
Creepage – Creepage er den korteste afstand til en anden leder langs overfladen af det isolerende materiale af din PCB. Denne gang skal du gå hele vejen ned ad siden af bjerget, gennem dalen og op ad det andet bjerg for at komme til toppen uden jetpakker.
disse to definitioner bliver vigtige, når du designer et “højspændings” bord. Betydning hvis dit bord bruger mere end 30 VAC eller 60 VDC, skal du begynde at være opmærksom på afstanden. Hvis du ikke gør det, kan din PCB ende som min fra tidligere, brændt og ryger. Dette skyldes, at ledere ved højere spændinger kan bue til hinanden eller til andre komponenter, hvis de er for tæt på hinanden. Flere og flere designere er nødt til at lære om krybning og clearance, da Tavler i stigende grad blander analoge og digitale kredsløb med højspændingskredsløb.
Hvad er PCB Creepage og Clearance standarder?
for dem af os, der ikke ønsker at lære om vigtigheden af krybning og godkendelse fra direkte erfaring, er der et par standarder, der kan hjælpe os. Først og fremmest bør du undersøge IEC 60601 og IPC 2221. Disse to standarder beskriver afstanden mellem ledere for forskellige spændinger og scenarier.
nogle gange vil der være grå områder, hvor standarderne ikke fortæller dig nøjagtigt, hvordan du løser et problem eller layout dine ledere. Selvom, din CM s DFM regler vil sikre manufacturability du bør have dine bestyrelser testet for at sikre, at sikkerhedskravene for krybning og clearance er opfyldt. Den mest kendte testtjeneste er forsikringsselskabets laboratorium (UL), som vil validere dine tavler, give dine kunder tillid og give dig beskyttelse mod en relateret beredskab. I sidste ende er det vigtigt for dig at kende principperne for design til krybning og clearance, så du kan sikre, at dit bord er kompatibelt.
design for Creepage og Clearance
den mest oplagte løsning på creepage og clearance problemer er at flytte komponenter eller ledere længere fra hinanden. Denne strategi fungerer ikke rigtig længere med krympende formfaktorer og den stigende nødvendighed af PCB med høj densitet. Lad os se på nogle specifikke strategier for både creepage og clearance, og undersøge nogle andre faktorer, som du skal tage højde for.
Clearance – når man ser på clearance skal man huske, at det er den korteste afstand i luften mellem ledere eller knudepunkter. En god løsning er ofte at tilføje en isolerende barriere mellem de to pågældende punkter. Hvis du har et dobbeltsidet bord, er en nem måde at gøre dette på at finde højspændingskomponenter på toppen og lavspændingskomponenter i bunden. Nogle gange har højspændingsledere, der har samme spænding, ikke brug for overdreven afstand fra hinanden; de skal dog adskilles fra lavspændingsledere. Hvis det er tilfældet for dit bord, er isoleringen af PCB-substratet en fremragende barriere.
Creepage – når det kommer til creepage, kan du ikke altid bare holde ting på modsatte sider af brættet. Husk at creepage er afstanden mellem knuder langs isolatorens overflade. Når man tænker tilbage på bjergtopmetaforen, er en måde at øge krybningen på at skabe en dal mellem toppe. Du kan skære riller eller trug i PCB-substratet for at øge krybningen. Du kan også nogle gange skære slots hele vejen gennem isolatoren for at øge afstanden. Dette er den samme strategi, der bruges på højspændingsisolatorer på kraftledninger, disse isolatorer har kamme ned i deres længde for at øge krybningsafstanden.
materiale – når du beskæftiger dig med krybning, er det isolerende materiale, du vælger, også vigtigt. Dette skyldes, at når en spænding skaber en ledende sti langs isolatorens overflade, kan den nedbryde isolatorens overflade, hvilket resulterer i en mere ledende sti mellem komponenter. Den egenskab, der måler dette, kaldes CTI (sammenlignende sporingsindeks). Jo højere CTI af et materiale er, desto mere isolerende er det. Hvis du er bekymret for, at creepage opretter en ledende sti på dit bord, skal du vælge et højere CTI-materiale.
afgrænsende overflade – Creepage og clearance gælder for din PCB kabinet samt dens ledere. Det betyder, at når du arbejder med din maskiningeniør for at designe kabinettet, skal du tage højde for krybning og clearance. Du kan ofte bruge de samme strategier diskuteret tidligere til at håndtere dette krav.
min chef fortalte mig engang, at stegning af et kredsløb eller to ikke er et problem, men når jeg begynder at lave tre eller flere af den samme fejl, bliver det et problem. Efter creepage og clearance standarder for højspænding boards vil sikre din PCB sikkerhed overholdelse og holde det fra at sprænge. Husk at du kan se på IEC 60601 og IPC 2221 for at se, hvilke standarder du skal opfylde. Hvis du har et tab for, hvordan du løser et bestemt problem, kan du prøve at bede din CM om hjælp. Endelig skal du blive bekendt med nogle designteknikker til clearance og creepage, så du kan være sikker på, at din PCB er sikker, når den sendes.