jag fick min första exponering för PCB creepage och clearance standards långt tillbaka på college vid min första praktik. Jag fick i uppdrag att utveckla en gnisttändningskrets som behövde ta 120 V och omvandla den upp till 20 kV för att skapa en elektrisk gnista mellan två elektroder. Jag var ung och visste inte ens orden ”creepage” eller ”clearance” än, så när jag pluggade in min protoboard-krets kom den inkommande strömmen över hela linjen och den exploderade. Om du vill lära dig av mina ungdomars misstag måste du designa dina brädor med krypning och godkännande i åtanke. Dessa två attribut anger avstånden mellan ledare på högspänningskort. Krav på clearance och krypning regleras av flera standarder, inklusive IEC 60601 och IPC 2221. Det finns flera designmetoder du kan använda för att hjälpa dig att uppfylla dessa standarder så att du kan hålla dina kretsar och kunder säkra.
Vad är krypning och Clearance?
om du främst designar lågspänningskretsar, är chansen att du inte har haft att göra med krypning eller clearance mycket ofta. Så vad exakt är krypning och clearance, och när måste du börja tänka på dem?
Clearance-Clearance är det kortaste avståndet i luften mellan två ledare. Du kan tänka på detta som siktlinjen avståndet mellan två bergstoppar. Om du hade en jetpack, som jag ofta önskar att jag gjorde, kunde du flyga direkt till den andra toppen i en rak linje.
Creepage-Creepage är det kortaste avståndet till en annan ledare längs ytan av det isolerande materialet i din PCB. Den här gången måste du gå hela vägen ner på sidan av berget, genom dalen och uppför det andra berget för att komma till toppen, utan jetpaket.
dessa två definitioner blir viktiga när du utformar ett ”högspännings” – kort. Betydelse om din styrelse använder mer än 30 VAC eller 60 VDC måste du börja uppmärksamma avstånd. Om du inte gör det kan din PCB hamna som min från tidigare, bränd och rökning. Detta beror på att vid högre spänningar ledare kan båge till varandra eller till andra komponenter om de är för nära varandra. Fler och fler designers måste lära sig om krypning och clearance som styrelser alltmer blanda analoga och digitala kretsar med högspänningskretsar.
Vad är PCB Creepage och Clearance standarder?
för de av oss som inte vill lära oss om vikten av krypning och godkännande från direkt erfarenhet finns det några standarder som hjälper oss. Först och främst bör du titta på IEC 60601 och IPC 2221. Dessa två standarder detalj avstånd mellan ledare för olika spänningar och scenarier.
ibland kommer det att finnas gråzoner där standarderna inte kommer att berätta exakt hur man löser ett problem eller layout dina ledare. Även om dina CM: s DFM-regler säkerställer tillverkningsbarhet bör du ha dina brädor testade för att säkerställa att säkerhetskraven för krypning och clearance är uppfyllda. Den mest kända testtjänsten är Underwriter ’ s Laboratory (UL), som kommer att validera dina brädor, ge dina kunder förtroende och ge dig skydd mot en relaterad beredskap. I slutet av dagen är det viktigt för dig att känna till principerna för design för krypning och godkännande så att du kan se till att ditt bräde är kompatibelt.
design för krypning och Clearance
den mest uppenbara lösningen på krypnings-och clearance-problem är att flytta komponenter eller ledare längre ifrån varandra. Denna strategi fungerar inte riktigt längre med krympande formfaktorer och den ökande nödvändigheten av PCB med hög densitet. Låt oss titta på några specifika strategier för både krypning och clearance, och undersöka några andra faktorer som du måste ta hänsyn till.
Clearance – när du tittar på clearance måste du komma ihåg att det är det kortaste avståndet i luften mellan ledare eller noder. En bra lösning är ofta att lägga till en isolerande barriär mellan de två punkterna i fråga. Om du har en dubbelsidig styrelse ett enkelt sätt att göra detta är att lokalisera högspänningskomponenter på toppen och lågspänningskomponenter på botten. Ibland behöver högspänningsledare som har samma spänning inte överdrivet avstånd från varandra; de behöver dock separeras från lågspänningsledare. Om så är fallet för din styrelse gör isoleringen av PCB-substratet en utmärkt barriär.
Creepage – när det gäller creepage kan du inte alltid bara hålla saker på motsatta sidor av brädet. Kom ihåg att krypning är avståndet mellan noder längs isolatorns yta. Tänker tillbaka till bergstoppsmetaforen, ett sätt att öka krypningen är att göra en dal mellan topparna. Du kan skära spår eller tråg i PCB-substratet för att öka krypningen. Du kan också ibland klippa slitsar hela vägen genom isolatorn för att öka avståndet. Detta är samma strategi som används på högspänningsisolatorer på kraftledningar, dessa isolatorer har åsar ner sin längd för att öka krypningsavståndet.
Material-vid hantering av krypning spelar det isolerande materialet du väljer också roll. Detta beror på att när en spänning skapar en ledande bana längs isolatorns yta kan den bryta ner isolatorns yta, vilket resulterar i en mer ledande bana mellan komponenterna. Den egenskap som mäter detta kallas CTI (Comparative Tracking Index). Ju högre CTI av ett material, desto mer isolerande är det. Om du är orolig för att krypning skapar en ledande väg på ditt bräde väljer du ett högre CTI-material.
avgränsande yta-krypning och clearance gäller för din PCB: s hölje samt dess ledare. Det betyder att när du arbetar med din maskiningenjör för att designa höljet måste du ta hänsyn till krypning och clearance. Du kan ofta använda samma strategier som diskuterats tidigare för att hantera detta krav.
min chef sa en gång till mig att stekning av en krets eller två inte är ett problem, men när jag börjar göra tre eller flera av samma misstag blir det ett problem. Efter krypning och clearance standarder för högspännings styrelser kommer att säkerställa din PCB säkerhet efterlevnad och hålla den från att blåsa upp. Kom ihåg att du kan titta på IEC 60601 och IPC 2221 för att se vilka standarder du behöver uppfylla. Om du är förlorad för hur du åtgärdar ett visst problem, försök be din CM om hjälp. Slutligen bör du bekanta dig med några designtekniker för clearance och krypning så att du kan vara säker på att din PCB är säker när den skickas.