recebi a minha primeira exposição aos padrões de creepage e clearance dos PCB no meu primeiro estágio. Fui encarregado de desenvolver um circuito de ignição que precisava de 120 V e transformá-lo até 20 kV para criar uma faísca eléctrica entre dois eléctrodos. Eu era jovem e ainda nem sabia as palavras “creepage” ou “clearance”, por isso, quando liguei o meu circuito de protoboard, a energia que estava a chegar, arregaçou-se por toda a prancha e explodiu. Se você quiser aprender com os erros da minha juventude, você vai precisar projetar suas placas com creepage e autorização em mente. Estes dois atributos especificam as distâncias entre condutores em placas de alta tensão. Os requisitos para a depuração e creepage são regidos por várias normas, incluindo IEC 60601 e IPC 2221. Existem vários métodos de design que você pode usar para ajudá-lo a cumprir esses padrões para que você possa manter seus circuitos e clientes seguros.
What Are Creepage and Clearance?
se você projetar principalmente circuitos de baixa tensão, as chances são de que você não teve que lidar com creepage ou clearance muito frequentemente. Então, o que são, exactamente, “creepage” e “clearance”, e quando é que tens de começar a pensar neles?
Clearance – Clearance é a distância mais Curta no ar entre dois condutores. Você pode pensar nisto como a linha de distância de visão entre dois cumes de montanha. Se você tivesse um jetpack, como eu muitas vezes gostaria de ter feito, você poderia voar diretamente para o outro pico em uma linha reta.
Creepage – Creepage é a distância mais curta para outro condutor ao longo da superfície do material isolante do seu PCB. Desta vez você tem que caminhar todo o caminho para baixo do lado da montanha, através do vale, e acima da outra montanha para chegar ao topo, sem jet packs.Estas duas definições tornam-se importantes quando se projecta uma placa de “alta tensão”. Significa que se o seu conselho usa mais de 30 VAC ou 60 VDC, então você precisa começar a prestar atenção ao espaçamento. Se não o fizeres, o teu PCB pode acabar como o meu de há pouco, queimado e a fumar. Isto é porque em voltagens mais altas os condutores podem arco uns com os outros ou com outros componentes se estiverem muito próximos. Mais e mais designers têm que aprender sobre creepage e clearance à medida que placas misturam cada vez mais circuitos analógicos e digitais com circuitos de alta tensão.
quais são os padrões de Creepage e Clearance dos PCB?
para aqueles de nós que não querem aprender sobre a importância do creepage e do clearance a partir da experiência direta, existem alguns padrões para nos ajudar. Em primeiro lugar, você deve olhar para IEC 60601 e IPC 2221. Estes dois padrões detalham o espaçamento entre condutores para diferentes tensões e cenários.
às vezes haverá áreas cinzentas onde os padrões não lhe dirão exatamente como resolver um problema ou layout seus condutores. No entanto, as regras DFM do seu CM irão garantir a capacidade de fabrico, você deve ter suas placas testadas para garantir que os requisitos de segurança para creepage e liberação são cumpridos. O serviço de testes mais conhecido é o laboratório subscritor (UL), que irá validar os seus conselhos, dar confiança aos seus clientes e fornecer-lhe proteção contra uma contingência relacionada. No final do dia, é importante para você conhecer os princípios de design para creepage e autorização para que você possa garantir que sua placa é compatível.
Design for Creepage and Clearance
The most obvious solution to creepage and clearance problems is to move components or conductors further apart. Esta estratégia já não funciona com fatores de encolhimento da forma e a crescente necessidade de PCB de alta densidade. Vamos olhar para algumas estratégias específicas para tanto creepage e desimpedimento, e examinar alguns outros fatores que você precisa levar em conta.
Clearance-ao olhar para clearance deve lembrar-se que é a distância mais Curta no ar entre condutores ou nós. Uma boa solução é muitas vezes adicionar uma barreira isolante entre os dois pontos em questão. Se você tem uma placa de dois lados uma maneira fácil de fazer isso é localizar componentes de alta tensão no topo e componentes de baixa tensão no fundo. Às vezes, os condutores de alta tensão que estão na mesma tensão não precisam de folga excessiva uns dos outros; no entanto, eles precisam ser separados de condutores de baixa tensão. Se for esse o caso do seu tabuleiro, então o isolamento do substrato de PCB faz uma excelente barreira.
Creepage-quando se trata de creepage você não pode sempre apenas colocar coisas em lados opostos da placa. Lembre-se que creepage é a distância entre nós ao longo da superfície do isolador. Pensando na metáfora do topo da montanha, uma maneira de aumentar o creepage é fazer um vale entre os picos. Você pode cortar sulcos ou entorses no substrato do PCB para aumentar o rastro. Você também pode às vezes cortar fendas todo o caminho através do isolador para aumentar a distância. Esta é a mesma estratégia usada em isoladores de alta tensão em linhas de energia, esses isoladores têm sulcos em seu comprimento para aumentar a distância de rasteira.Material-ao lidar com a infiltração, o material isolante que você escolher também importa. Isto é porque quando uma tensão cria um caminho condutor ao longo da superfície do isolador pode quebrar a superfície do isolador, resultando em um caminho mais condutor entre os componentes. A característica que mede isso é chamada de CTI (Comparative Tracking Index). Quanto maior o CTI de um material, mais isolante ele é. Se você está preocupado com creepage criando um caminho condutor em sua placa optar por um material CTI mais elevado.Aplica-se ao invólucro do seu PCB, bem como aos seus condutores. Isso significa que quando você está trabalhando com o seu engenheiro mecânico para projetar o recinto você vai precisar levar em conta creepage e clearance. Você pode muitas vezes usar as mesmas estratégias discutidas anteriormente para lidar com este requisito.O meu chefe disse-me uma vez que fritar um circuito ou dois não é um problema, mas quando começo a cometer três ou mais do mesmo erro, torna-se um problema. Seguindo os padrões de creepage e clearance para placas de alta tensão irá garantir a conformidade de segurança do seu PCB e evitar que ele expluda. Lembre-se que você pode olhar para IEC 60601 e IPC 2221 para ver que padrões você precisa atender. Se você está em uma perda para como corrigir um certo problema tente pedir ajuda ao seu CM. Finalmente, você deve se familiarizar com algumas técnicas de design para a limpeza e creepage para que você possa ter certeza de que seu PCB é seguro quando ele navega.