pierwszy raz zetknąłem się z normami przekroczenia i rozliczenia PCB już w college ’ u na moim pierwszym stażu. Miałem za zadanie opracować Obwód zapłonu iskrowego, który musiał przyjąć 120 V i przekształcić go do 20 kV, aby stworzyć iskrę elektryczną między dwiema elektrodami. Byłem młody i nawet nie znałem słów „creepage” lub „clearance” jeszcze, więc kiedy podłączyłem mój Obwód protoboard, przychodzące zasilanie wystrzeliło na całej planszy i eksplodowało. Jeśli chcesz uczyć się na błędach mojej młodości, musisz zaprojektować swoje deski z myślą o pełzaniu i luzie. Te dwa atrybuty określają odległości między przewodami na płytach wysokiego napięcia. Wymagania dotyczące luzu i przepełnienia są regulowane przez kilka norm, w tym IEC 60601 i IPC 2221. Istnieje kilka metod projektowania, których możesz użyć, aby pomóc ci spełnić te standardy, dzięki czemu możesz zapewnić bezpieczeństwo swoim obwodom i klientom.
czym są Creepage i Clearance?
jeśli projektujesz głównie obwody niskiego napięcia, prawdopodobnie nie miałeś zbyt często do czynienia z pełzaniem lub luzem. Czym dokładnie są creepage i clearance i kiedy trzeba zacząć o nich myśleć?
Luz – Luz to Najkrótsza odległość w powietrzu między dwoma przewodami. Możesz myśleć o tym jak o linii widzenia między dwoma szczytami gór. Gdybyś miał plecak odrzutowy, jak często chciałbym, mógłbyś latać bezpośrednio na drugi szczyt w linii prostej.
pełzanie – pełzanie to Najkrótsza odległość do innego przewodu wzdłuż powierzchni materiału izolacyjnego płytki drukowanej. Tym razem musisz przejść całą drogę w dół zbocza góry, przez dolinę i na drugą górę, aby dostać się na szczyt, bez plecaków odrzutowych.
te dwie definicje stają się ważne podczas projektowania płyty „wysokiego napięcia”. Oznacza to, że jeśli Twoja płyta używa więcej niż 30 VAC lub 60 VDC, musisz zacząć zwracać uwagę na odstępy. Jeśli nie, twoja płytka PCB może skończyć się jak Moja z wcześniej, spalona i palona. Dzieje się tak dlatego, że przy wyższych napięciach przewody mogą się łukować do siebie lub do innych elementów, jeśli są zbyt blisko siebie. Coraz więcej projektantów musi uczyć się o przepełnieniach i luzach, ponieważ płytki coraz częściej mieszają układy analogowe i cyfrowe z obwodami wysokiego napięcia.
jakie są standardy trawienia i luzu PCB?
dla tych z nas, którzy nie chcą dowiedzieć się o znaczeniu pełzania i odprawy z bezpośredniego doświadczenia, istnieje kilka standardów, które nam pomogą. Przede wszystkim należy spojrzeć na IEC 60601 i IPC 2221. Te dwa standardy szczegółowo określają odstępy między przewodami dla różnych napięć i scenariuszy.
czasami pojawią się szare obszary, w których standardy nie powiedzą dokładnie, jak rozwiązać problem lub rozplanować przewody. Chociaż zasady DFM twojego CM zapewnią manufacturability, powinieneś przetestować swoje deski, aby zapewnić spełnienie wymagań bezpieczeństwa dotyczących pełzania i luzu. Najbardziej znaną usługą testową jest Underwriter ’ s Laboratory (Ul), która zweryfikuje Twoje tablice, zapewni zaufanie klientów i zapewni ochronę przed powiązanymi przypadkami. Pod koniec dnia ważne jest, aby znać zasady projektowania dla pełzania i odprawy, dzięki czemu możesz mieć pewność, że Twoja deska jest zgodna.
konstrukcja dla szczelin i luzu
najbardziej oczywistym rozwiązaniem problemów z przepełnieniami i luzem jest oddalenie komponentów lub przewodów od siebie. Ta strategia tak naprawdę nie działa już z kurczącymi się czynnikami kształtu i rosnącą koniecznością płytek drukowanych o dużej gęstości. Przyjrzyjmy się konkretnym strategiom zarówno dla pełzania, jak i odprawy, i przeanalizujmy inne czynniki, które musisz wziąć pod uwagę.
prześwit – patrząc na prześwit należy pamiętać, że jest to Najkrótsza odległość w powietrzu między przewodami lub węzłami. Dobrym rozwiązaniem jest często dodanie bariery izolacyjnej między tymi dwoma punktami. Jeśli masz dwustronną płytę, jednym z łatwych sposobów na to jest zlokalizowanie komponentów wysokiego napięcia na górze i komponentów niskiego napięcia na dole. Czasami przewody wysokiego napięcia o tym samym napięciu nie wymagają nadmiernego odstępu od siebie, jednak muszą być oddzielone od przewodów niskiego napięcia. Jeśli tak jest w przypadku Twojej płyty, izolacja podłoża PCB stanowi doskonałą barierę.
Creepage-jeśli chodzi o creepage nie zawsze można po prostu trzymać rzeczy po przeciwnych stronach planszy. Pamiętaj, że pełzanie to odległość między węzłami wzdłuż powierzchni izolatora. Wracając do metafory szczytu góry, jednym ze sposobów na zwiększenie pełzania jest utworzenie doliny między szczytami. Możesz wyciąć rowki lub koryta do podłoża PCB, aby zwiększyć pełzanie. Czasami można również wyciąć szczeliny przez izolator, aby zwiększyć odległość. Jest to ta sama strategia stosowana w izolatorach wysokiego napięcia na liniach energetycznych, izolatory te mają grzbiety na swojej długości, aby zwiększyć odległość pełzania.
materiał-w przypadku pełzania ważny jest również wybrany przez Ciebie materiał izolacyjny. Dzieje się tak dlatego, że gdy napięcie tworzy ścieżkę przewodzącą wzdłuż powierzchni izolatora, może rozbić powierzchnię izolatora, powodując bardziej przewodzącą ścieżkę między komponentami. Cecha, która mierzy to jest nazywany CTI (Comparative Tracking Index). Im wyższy CTI materiału, tym bardziej jest izolujący. Jeśli martwisz się o pełzanie, tworząc ścieżkę przewodzącą na swojej płycie, wybierz wyższy materiał CTI.
Powierzchnia ograniczająca – pełzanie i prześwit dotyczą obudowy PCB, a także jej przewodów. Oznacza to, że podczas pracy z inżynierem mechanikiem przy projektowaniu obudowy należy wziąć pod uwagę przepaść i luz. Często możesz użyć tych samych strategii omówionych wcześniej, aby poradzić sobie z tym wymogiem.
mój szef powiedział mi kiedyś, że smażenie obwodu lub dwóch nie jest problemem, ale kiedy zaczynam popełniać trzy lub więcej tego samego błędu, staje się to problemem. Przestrzeganie standardów pełzania i luzu dla płyt wysokiego napięcia zapewni zgodność bezpieczeństwa PCB i zapobiegnie jej wysadzeniu. Pamiętaj, że możesz spojrzeć na IEC 60601 i IPC 2221, aby zobaczyć, jakie standardy musisz spełnić. Jeśli nie wiesz, jak rozwiązać pewien problem, poproś CM o pomoc. Na koniec powinieneś zapoznać się z niektórymi technikami projektowania w zakresie luzu i pełzania, dzięki czemu możesz mieć pewność, że Twoja płytka drukowana jest Bezpieczna podczas wysyłki.