az első szakmai gyakorlatom során a PCB creepage és a clearance szabványok első expozícióját kaptam vissza az egyetemen. Azt a feladatot kaptam, hogy fejlesszek ki egy szikragyújtó áramkört, amely 120 V-ot vesz fel, és 20 kV-ig átalakítja, hogy elektromos szikrát hozzon létre két elektróda között. Fiatal voltam, és még nem is tudtam a “creepage” vagy a “clearance” szavakat, így amikor csatlakoztattam a protoboard áramkörömet, a bejövő áram átívelt a táblán, és felrobbant. Ha tanulni akarsz a fiatalságom hibáiból, meg kell tervezned a tábláidat a creepage és a clearance szem előtt tartásával. Ez a két tulajdonság határozza meg a nagyfeszültségű táblák vezetőinek távolságát. A clearance-re és a kúszásra vonatkozó követelményeket számos szabvány szabályozza, köztük az IEC 60601 és az IPC 2221. Számos tervezési módszer használható arra, hogy megfeleljen ezeknek a szabványoknak, így biztonságban tarthatja áramköreit és ügyfeleit.
mik azok a kúszás és a távolság?
ha elsősorban alacsony feszültségű áramköröket tervez, akkor valószínű, hogy nem kellett nagyon gyakran foglalkoznia a kúszással vagy a hézaggal. Tehát mi is pontosan a creepage és a clearance, és mikor kell elkezdeni gondolkodni róluk?
távolság – a távolság a legrövidebb távolság a levegőben két vezető között. Ezt úgy gondolhatja, mint két hegycsúcs közötti látótávolságot. Ha lenne egy jetpack, ahogy gyakran kívánom, akkor egyenes vonalban közvetlenül a másik csúcsra repülhet.
Creepage – a Creepage a legrövidebb távolság egy másik vezetőtől a NYÁK szigetelőanyagának felületén. Ezúttal végig kell sétálnod a hegy oldalán, a völgyön keresztül, és fel a másik hegyre, hogy eljuss a csúcsra, sugárhajtású csomagok nélkül.
ez a két meghatározás akkor válik fontossá, amikor “nagyfeszültségű” táblát tervez. Ez azt jelenti, ha a tábla többet használ 30 VAC vagy 60 VDC, akkor el kell kezdenie figyelni a távolságot. Ha nem, a PCB lehet a végén, mint az enyém a korábbi, égett és a dohányzás. Ennek oka az, hogy magasabb feszültségeknél a vezetők egymáshoz vagy más alkatrészekhez ívelhetnek, ha túl közel vannak egymáshoz. Egyre több tervezőnek kell megtanulnia a kúszást és a távolságot, mivel a táblák egyre inkább keverik az analóg és a digitális áramköröket a nagyfeszültségű áramkörökkel.
melyek a PCB Creepage és Clearance szabványok?
azok számára, akik nem akarnak tanulni a creepage és a clearance fontosságáról a közvetlen tapasztalatokból, van néhány szabvány, amely segít nekünk. Elsősorban az IEC 60601 és az IPC 2221 szabványokat kell figyelembe venni. Ez a két szabvány részletezi a vezetékek közötti távolságot a különböző feszültségekhez és forgatókönyvekhez.
néha lesznek olyan szürke területek, ahol a szabványok nem fogják pontosan megmondani, hogyan kell megoldani a problémát, vagy elrendezni a vezetőket. Bár a CM DFM szabályai biztosítják a gyárthatóságot, a táblákat tesztelni kell annak biztosítása érdekében, hogy a kúszás és a távolság biztonsági követelményei teljesüljenek. A legismertebb tesztelési szolgáltatás az Underwriter laboratóriuma (UL), amely érvényesíti a táblákat, bizalmat ad az ügyfeleknek, és védelmet nyújt a kapcsolódó vészhelyzetek ellen. A nap végén fontos, hogy ismerje a creepage és a clearance tervezési elveit, így biztosíthatja, hogy a tábla megfelelő legyen.
Creepage és hézag tervezése
a creepage és a hézag problémáinak legkézenfekvőbb megoldása az alkatrészek vagy vezetékek egymástól távolabbi mozgatása. Ez a stratégia már nem igazán működik a csökkenő formai tényezőkkel és a nagy sűrűségű PCB-k növekvő szükségességével. Nézzünk meg néhány konkrét stratégiát mind a kúszás, mind a clearance számára, és vizsgáljunk meg néhány más tényezőt, amelyeket figyelembe kell venni.
távolság – a távolság megnézésekor ne feledje, hogy ez a legrövidebb távolság a levegőben a vezetők vagy csomópontok között. Az egyik jó megoldás gyakran egy szigetelő gát hozzáadása a kérdéses két pont között. Ha kétoldalas táblája van, ennek egyik egyszerű módja az, hogy a nagyfeszültségű alkatrészeket a tetején, az alacsony feszültségű alkatrészeket pedig az alján találja meg. Néha az azonos feszültségű nagyfeszültségű vezetékeknek nincs szükségük túlzott távolságra egymástól; azonban el kell különíteni őket az alacsony feszültségű vezetékektől. Ha ez a helyzet a táblán, akkor a NYÁK-hordozó szigetelése kiváló akadályt jelent.
Creepage – amikor a creepage nem mindig csak kibír a dolgokat ellentétes oldalán a fórumon. Ne feledje, hogy a kúszás a csomópontok közötti távolság a szigetelő felületén. Visszagondolva a hegycsúcs metaforájára, a kúszás növelésének egyik módja egy völgy létrehozása a csúcsok között. A kúszás növelése érdekében hornyokat vagy vályúkat vághat a NYÁK-hordozóba. A távolság növelése érdekében néha a szigetelőn keresztül is vághat réseket. Ez ugyanaz a stratégia, amelyet a nagyfeszültségű szigetelőknél használnak az elektromos vezetékeken, ezeknek a szigetelőknek hosszukban gerincek vannak, hogy növeljék a kúszási távolságot.
anyag – a kúszás kezelésekor a választott szigetelőanyag is számít. Ez azért van, mert amikor egy feszültség vezetőképes utat hoz létre a szigetelő felületén, akkor lebonthatja a szigetelő felületét, ami vezetőképesebb utat eredményez az alkatrészek között. Az ezt mérő jellemzőt CTI-nek (Comparative Tracking Index) nevezzük. Minél magasabb az anyag CTI-je, annál szigetelőbb. Ha aggódik a creepage miatt, amely vezetőképes utat hoz létre a táblán, válasszon egy magasabb CTI anyagot.
határoló felület – a kúszás és a hézag a PCB házára és vezetőire vonatkozik. Ez azt jelenti, hogy amikor a gépészmérnökkel dolgozik a burkolat tervezésénél, figyelembe kell vennie a kúszást és a távolságot. Gyakran használhatja ugyanazokat a korábban tárgyalt stratégiákat ennek a követelménynek a kezelésére.
a főnököm egyszer azt mondta nekem, hogy egy-két áramkör sütése nem jelent problémát, de amikor elkezdek három vagy több hibát elkövetni, akkor problémává válik. A nagyfeszültségű táblákra vonatkozó kúszási és clearance-szabványok betartása biztosítja a PCB biztonsági megfelelését, és megakadályozza, hogy felrobbanjon. Ne feledje, hogy az IEC 60601 és az IPC 2221 szabványokban láthatja, hogy milyen szabványoknak kell megfelelnie. Ha veszteséges, hogyan lehet megoldani egy bizonyos problémát, próbáljon segítséget kérni a CM-től. Végül meg kell ismerkednie néhány tervezési technikával a clearance és a creepage számára, így biztos lehet benne, hogy a PCB biztonságos, amikor szállít.