ik kreeg mijn eerste blootstelling aan PCB creepage en clearance standards terug in de universiteit op mijn eerste stage. Ik was belast met het ontwikkelen van een vonkontstekingscircuit dat 120 V moest nemen en transformeren tot 20 kV om een elektrische vonk tussen twee elektroden te creëren. Ik was jong en wist niet eens de woorden “creepage” of “clearance” nog niet, dus toen ik aangesloten op mijn protoboard circuit de inkomende macht boog over de Raad van bestuur en het explodeerde. Als je wilt leren van de fouten van mijn jeugd, moet je je planken ontwerpen met kruip en ontruiming in het achterhoofd. Deze twee attributen specificeren de afstanden tussen de geleiders op hoogspanningsborden. De eisen voor opruiming en kruip worden geregeld door verschillende normen, waaronder IEC 60601 en IPC 2221. Er zijn verschillende ontwerpmethoden die u kunt gebruiken om u te helpen aan deze normen te voldoen, zodat u uw circuits en klanten veilig kunt houden.
Wat zijn kruip en klaring?
als u voornamelijk laagspanningscircuits ontwerpt, is de kans groot dat u niet vaak te maken hebt gehad met kruip of speling. Dus wat precies zijn kruip en ontruiming, en wanneer moet je beginnen na te denken over hen?
vrije ruimte: vrije ruimte is de Kortste Afstand in de lucht tussen twee geleiders. Je kunt dit zien als de zichtlijn tussen twee bergtoppen. Als je een jetpack had, zoals ik vaak zou willen, kon je rechtstreeks naar de andere piek vliegen in een rechte lijn.
Creepage-Creepage is de Kortste Afstand tot een andere geleider langs het oppervlak van het isolatiemateriaal van uw PCB. Deze keer moet je helemaal naar beneden lopen langs de kant van de berg, door de vallei, en de andere berg op om de top te bereiken, zonder jet packs.
deze twee definities worden belangrijk wanneer u een “hoogspanningsbord” ontwerpt. Wat betekent dat als je board meer dan 30 VAC of 60 VDC gebruikt dan moet je aandacht gaan besteden aan spatiëring. Als je dat niet doet kan je print net zo eindigen als de mijne van eerder, verbrand en gerookt. Dit komt omdat bij hogere spanningen geleiders kunnen boog naar elkaar of naar andere componenten als ze te dicht bij elkaar. Meer en meer ontwerpers moeten leren over kruipen en speling, aangezien borden analoge en digitale circuits steeds meer combineren met hoogspanningscircuits.
Wat zijn de PCB Creepage en Clearance standaarden?
voor degenen onder ons die niet willen leren over het belang van creepage en clearance uit directe ervaring, zijn er een paar standaarden om ons te helpen. In de eerste plaats moet je kijken naar IEC 60601 en IPC 2221. Deze twee normen detailafstand tussen geleiders voor verschillende spanningen en scenario ‘ s.
soms zullen er grijze gebieden zijn waar de standaarden u niet precies vertellen hoe u een probleem moet oplossen of hoe u uw geleiders moet opmaken. Hoewel de DFM-regels van uw CM zorgen voor maakbaarheid, moet u uw boards laten testen om ervoor te zorgen dat aan de veiligheidseisen voor kruip en speling wordt voldaan. De meest bekende testdienst is Underwriter ‘ s Laboratory (UL), die uw boards zal valideren, geef uw klanten vertrouwen, en bieden u bescherming tegen een gerelateerde onvoorziene. Aan het einde van de dag, is het belangrijk voor u om de principes van het ontwerp voor kruip en speling kennen, zodat u kunt ervoor zorgen dat uw board is compliant.
ontwerp voor kruip en speling
de meest voor de hand liggende oplossing voor kruip-en speling problemen is het verplaatsen van onderdelen of geleiders verder uit elkaar. Deze strategie werkt niet echt meer met krimpende vormfactoren en de toenemende noodzaak van high-density PCB ‘ s. Laten we eens kijken naar een aantal specifieke strategieën voor zowel kruip als klaring, en onderzoeken een aantal andere factoren die je nodig hebt om rekening te houden.
klaring – wanneer u naar de klaring kijkt, moet u niet vergeten dat dit de Kortste Afstand in de lucht is tussen geleiders of knooppunten. Een goede oplossing is vaak om een isolerende barrière tussen de twee punten in kwestie toe te voegen. Als u een dubbelzijdig bord een gemakkelijke manier om dit te doen is om hoogspanningscomponenten op de bovenkant en laagspanningscomponenten op de bodem te lokaliseren. Soms hebben hoogspanningsgeleiders die op dezelfde spanning zitten geen overmatige klaring van elkaar nodig; ze moeten echter wel worden gescheiden van laagspanningsgeleiders. Als dat het geval is voor uw board dan is de isolatie van de PCB substraat een uitstekende barrière.
Creepage – als het gaat om creepage kun je niet altijd gewoon dingen aan weerszijden van het bord plakken. Vergeet niet dat kruip is de afstand tussen knooppunten langs het oppervlak van de isolator. Terugdenkend aan de bergtop metafoor, een manier om kruip te verhogen is om een vallei tussen de toppen te maken. U kunt groeven of troggen snijden in de PCB substraat om kruip te verhogen. U kunt ook soms snijden sleuven helemaal door de isolator om de afstand te vergroten. Dit is dezelfde strategie die wordt gebruikt bij hoogspanningsisolatoren op hoogspanningslijnen, die isolatoren hebben ribbels over hun lengte om de kruipafstand te vergroten.
materiaal-bij het omgaan met kruip is het isolatiemateriaal dat u kiest ook van belang. Dit komt omdat wanneer een spanning een geleidend pad langs het oppervlak van de isolator creëert, het het oppervlak van de isolator kan afbreken, wat resulteert in een meer geleidend pad tussen componenten. Het kenmerk dat dit Meet wordt de CTI (Comparative Tracking Index) genoemd. Hoe hoger de CTI van een materiaal, hoe meer isolerend het is. Als u zich zorgen maakt over creepage het creëren van een geleidende pad op uw bord kiezen voor een hogere CTI materiaal.
op de behuizing en de geleiders van uw PCB zijn begrenzende kruip – en speling van het oppervlak van toepassing. Dit betekent dat wanneer u met uw werktuigbouwkundige werkt om de behuizing te ontwerpen, u rekening moet houden met kruip-en speling. U kunt vaak gebruik maken van dezelfde strategieën eerder besproken om deze eis te behandelen.
mijn baas vertelde me eens dat het bakken van een circuit of twee geen probleem is, maar als ik drie of meer van dezelfde fout begin te maken, wordt het een probleem. Naar aanleiding van kruip-en clearance normen voor hoogspanningsborden zal ervoor zorgen dat uw PCB ‘ s veiligheid compliance en te houden van het opblazen. Denk eraan dat u kunt kijken naar IEC 60601 en IPC 2221 om te zien aan welke normen u moet voldoen. Als je niet weet hoe je een bepaald probleem kunt oplossen, probeer dan je CM om hulp te vragen. Tot slot, je moet kennis maken met een aantal ontwerptechnieken voor clearance en creepage, zodat u kunt er zeker van zijn dat uw PCB is veilig wanneer het schepen.