am primit prima mea expunere la PCB creepage și clearance-ul standarde drumul înapoi în colegiu la primul meu stagiu. Am fost însărcinat cu dezvoltarea unui circuit de aprindere prin scânteie care trebuia să ia 120 V și să-l transforme până la 20 kV pentru a crea o scânteie electrică între doi electrozi. Eram tânăr și nici măcar nu știam cuvintele „creepage” sau „clearance-ul” încă, așa că atunci când am conectat în circuitul meu protoboard puterea de intrare arcuit peste bord și a explodat. Dacă doriți să învățați din greșelile tinereții mele, va trebui să vă proiectați plăcile cu creepage și clearance-ul în minte. Aceste două atribute specifică distanțele dintre conductorii de pe plăcile de înaltă tensiune. Cerințele privind clearance-ul și creepage-ul sunt reglementate de mai multe standarde, inclusiv IEC 60601 și IPC 2221. Există mai multe metode de proiectare pe care le puteți utiliza pentru a vă ajuta să îndepliniți aceste standarde, astfel încât să vă puteți păstra circuitele și clienții în siguranță.
ce sunt Creepage și Clearance-ul?
dacă proiectați în primul rând circuite de joasă tensiune, este posibil să nu fi avut de-a face cu creepage sau clearance foarte des. Deci, ce anume sunt creepage și clearance-ul și când trebuie să începeți să vă gândiți la ele?
Clearance – Clearance-ul este cea mai scurtă distanță în aer între doi conductori. Vă puteți gândi la acest lucru ca la linia de vedere a distanței dintre două vârfuri de munte. Dacă ai avea un jetpack, așa cum mi-aș dori adesea, ai putea zbura direct către celălalt vârf în linie dreaptă.
Creepage – Creepage este cea mai scurtă distanță de un alt conductor de-a lungul suprafeței materialului izolant al PCB. De data aceasta va trebui să meargă tot drumul în jos pe partea de munte, prin vale, și până la celălalt munte pentru a ajunge la partea de sus, fără pachete cu jet.
aceste două definiții devin importante atunci când proiectați o placă „de înaltă tensiune”. Adică dacă placa dvs. folosește mai mult de 30 VAC sau 60 VDC, atunci trebuie să începeți să acordați atenție spațierii. Dacă nu, PCB-ul dvs. ar putea ajunge ca al meu de mai devreme, ars și fumat. Acest lucru se datorează faptului că la tensiuni mai mari conductorii se pot arcui unul la altul sau la alte componente dacă sunt prea apropiați. Din ce în ce mai mulți designeri trebuie să învețe despre creepage și clearance-ul, deoarece plăcile amestecă din ce în ce mai mult circuitele analogice și digitale cu circuitele de înaltă tensiune.
care sunt standardele de fluaj și Clearance-ul PCB?
pentru aceia dintre noi care nu doresc să învețe despre importanța creepage și clearance-ul din experiența directă, există câteva standarde pentru a ne ajuta. În primul rând ar trebui să te uiți în IEC 60601 și IPC 2221. Aceste două standarde detaliază distanța dintre conductori pentru diferite tensiuni și scenarii.
uneori vor exista zone gri în care standardele nu vă vor spune exact cum să rezolvați o problemă sau să vă aranjați conductorii. Deși, regulile DFM ale CM – ului dvs. vor asigura fabricabilitatea, ar trebui să vă testați plăcile pentru a vă asigura că sunt îndeplinite cerințele de siguranță pentru creepage și clearance. Cel mai cunoscut serviciu de testare este Underwriter ‘ s Laboratory (UL), care vă va valida panourile, va oferi clienților dvs. încredere și vă va oferi protecție împotriva unei situații neprevăzute conexe. La sfârșitul zilei, este important să cunoașteți principiile de proiectare pentru creepage și clearance-ul, astfel încât să vă puteți asigura că placa dvs. este conformă.
proiectare pentru fluaj și degajare
soluția cea mai evidentă la problemele de fluaj și degajare este de a muta componentele sau conductorii mai departe. Această strategie nu mai funcționează cu factori de formă în scădere și necesitatea crescândă a PCB-urilor de înaltă densitate. Să analizăm câteva strategii specifice atât pentru creepage, cât și pentru clearance și să examinăm alți factori de care va trebui să țineți cont.
Clearance – ul-atunci când se uită la clearance-ul trebuie să vă amintiți că este cea mai scurtă distanță în aer între conductori sau noduri. O soluție bună este adesea adăugarea unei bariere izolatoare între cele două puncte în cauză. Dacă aveți o placă cu două fețe, o modalitate ușoară de a face acest lucru este să localizați componente de înaltă tensiune pe partea superioară și componente de joasă tensiune pe partea inferioară. Uneori, conductorii de înaltă tensiune care sunt la aceeași tensiune nu au nevoie de spațiu excesiv unul față de celălalt; cu toate acestea, trebuie să fie separați de conductorii de joasă tensiune. Dacă acesta este cazul pentru placa dvs., atunci izolarea substratului PCB face o barieră excelentă.
Creepage – când vine vorba de creepage, nu poți lipi întotdeauna lucrurile pe părțile opuse ale plăcii. Amintiți-vă că creepage este distanța dintre nodurile de-a lungul suprafeței izolatorului. Gândindu-ne la metafora vârfului muntelui, o modalitate de a crește creepage este de a face o vale între vârfuri. Puteți tăia caneluri sau jgheaburi în substratul PCB pentru a crește creepage. De asemenea, puteți tăia uneori sloturi până la capăt prin izolator pentru a mări distanța. Aceasta este aceeași strategie utilizată pe izolatoarele de înaltă tensiune de pe liniile electrice, aceste izolatoare au creste în jos lungimea lor pentru a crește distanța de creepage.
Material-atunci când se ocupă cu creepage materialul izolant pe care îl alegeți, de asemenea, contează. Acest lucru se datorează faptului că atunci când o tensiune creează o cale conductivă de-a lungul suprafeței izolatorului, aceasta poate descompune suprafața izolatorului, rezultând o cale mai conductivă între componente. Caracteristica care măsoară acest lucru se numește CTI (Indicele de urmărire comparativă). Cu cât este mai mare CTI-ul unui material, cu atât este mai izolant. Dacă sunteți îngrijorat de creepage creând o cale conductivă pe placa dvs., optați pentru un material CTI mai mare.
suprafața de delimitare – Creepage și clearance-ul se aplică incintei PCB, precum și conductorii săi. Acest lucru înseamnă că, atunci când lucrați cu inginerul dvs. mecanic pentru a proiecta incinta, va trebui să luați în considerare creepage și clearance-ul. Puteți utiliza adesea aceleași strategii discutate mai devreme pentru a face față acestei cerințe.
șeful meu mi-a spus odată că prăjirea unui circuit sau a două nu este o problemă, dar când încep să fac trei sau mai multe din aceeași greșeală, devine o problemă. Urmând standardele de creepage și clearance-ul pentru plăcile de înaltă tensiune, veți asigura conformitatea cu siguranța PCB-ului dvs. și îl veți împiedica să explodeze. Amintiți-vă că vă puteți uita la IEC 60601 și IPC 2221 pentru a vedea ce standarde trebuie să îndepliniți. Dacă nu știți cum să remediați o anumită problemă, încercați să cereți ajutorul CM. În cele din urmă, ar trebui să vă familiarizați cu câteva tehnici de proiectare pentru degajare și creepage, astfel încât să puteți fi sigur că PCB-ul dvs. este în siguranță atunci când este livrat.