Yüksek voltajlı PCB tipik ray voltajından daha yüksek voltajlarda çalışır. Şebekeden güç alan güç kaynağı, İnverterler ve EV şarj cihazları bu tip kartlara örnektir. Yüksek voltajın önceden belirlenmiş bir eşiği yoktur. Baskılı devre kartları için iyi bir başlangıç noktası 100 volt olacaktır - bu normal voltaj aralığıdır.
Bununla birlikte, 100 voltun üzerinde, özellikle endüstriyel kullanım için PCB tasarımında yapılması gereken ekstra hususlara ihtiyaç vardır. Aksi takdirde PCB'niz alev alabilir, cihazınız bozulabilir veya başka bir kazaya neden olabilir.
- Dielektrik gücü
Dielektrik gücü bir malzemenin yalıtım özelliklerini kaybetmeden önce dayanabileceği en büyük elektrik alanıdır. Çoğu PCB için FR4 en iyi seçim olacaktır. Önce PCB malzemenizin dielektrik dayanımı kontrol edilmelidir.
FR4 malzemesi mil başına 300 milimetre sertifikalı olmasına rağmen, IPC yönetmelikleri 3.9V için 80 milimetre talep etmektedir. Bazı hareketli alanlar bırakmak ve IPC özelliklerine uymak genellikle iyidir.
- mesafe Sürünen
Yalıtkan bir maddenin yüzeyine iki iletken eleman yerleştirildiğinde, sızıntı mesafesi aralarındaki en kısa mesafedir. İki iletkene sağlanan uzun süreli voltaj, kaçak mesafesini belirleyen en önemli faktördür.
Zamanla tahtada kirlenme meydana gelebilir. Bu nedenle, biraz fazladan boşluk bırakmak iyi bir fikirdir. Çoğu bileşen ve düzen için veri sayfaları, genellikle kaçak mesafeler için öneriler sunar. gelince Yüksek voltajlı PCB, bu önemli bir husustur.
- Temizlenecek Mesafe
İki iletken birbirine değecek kadar yakın olduğunda, bu boşluk olarak bilinir. Havanın dielektrik gücü, ne kadar boşluk olduğunu belirleyen şeydir. mm başına 3KV, havanın parçalandığı tipik orandır. Nem ve kirleticiler mevcut olduğunda, bu sayı önemli ölçüde daha düşük olabilir. Tasarım tipine bağlı olarak, IPC standartları değişen boşluk mesafelerini öngörür.
Çoğu bileşen için yeterince yüksek pin aralığına sahip paketler zaten uyumludur. Örneğin, 600V dereceli bir Mosfet genellikle bir TO-220 veya TO-247 içinde paketlenir.
- Lehim maskesi
Lehim maskesi ile izolasyon da sağlanmaktadır. Sonuç olarak, son derece küçük pin aralıklarına ve pinler arasında yüksek voltaja sahip devre kartlarında kullanım için idealdirler. İnce aralıklı PCB'ler için, iki PCB arasına bir lehim maskesi koyabilen bir üreticiye sahip olmak çok önemlidir.
Yüksek Gerilim PCB Tasarım İlkeleri
Tasarım yapmadan önce aşağıdaki hususlar akılda tutulmalıdır. yüksek voltajlı PCBs:
- Yönlendirme
Bunlar, yönlendirme sırasında akılda tutulması gereken en kritik yönlerdir. yüksek voltajlı PCB izler:
- Büyük bir voltaj farkı olan izler arasında bir boşluk tutmak.
- Yüksek bir elektrik alanına sahip olabileceğinden keskin melodiler veya kenarlar kullanmamak
- Devre kartının en iç katmanlarında herhangi bir yüksek voltaj izi çalıştırmayın.
- Çokgenler Düzlemler
Tüm yüksek voltajlı PCB'lerde poligon düzlem boşluğu güvenli bir miktara yükseltilmelidir ve belirli pano alanları da yükseltilmelidir. Bir izin yakınına dökülen bir poligonun, tahtadaki bir kenar bağlantısına doğru 600V gönderdiğini görmek yaygındır, ancak her zaman değil.
Kısa devreyi önlemek için çok katmanlı bir PCB'nin iç düzlemleri de makul bir voltajda ve birbirinden uzakta tutulmalıdır.
- Katman içindeki katmanlar
Orta gerilim, çok katmanlı oluşturmak için tüm seviyelerde kullanılabilir. En önemlisi, çeşitli katmanlar arasındaki boşlukları ne kadar iyi doldurduğunuzdur. Prepreg, dolgu ortamının bütünlüğünü sağlamak için en az .005″ katman ayırma kalınlığı gerektirir. Herhangi bir boşluk veya cep varsa dielektrik değeri önemli ölçüde azalacaktır.
Geleneksel türden çok katmanlı prepreg FR4, orta veya yüksek voltajlı işlemler için uygun değildir. Malzemenin iç yapısında, çok hızlı bir şekilde parçalanmasına neden olan bir tekdüzelik eksikliği vardır. Mikro boşluklardan dolayı dielektrik değerinde bir azalma vardır.
Dikkate Alınması Gereken EMI Faktörleri
Yüksek voltajlı PCB'ler üretebilecekleri geniş frekans aralığından dolayı ünlüdürler. Çoğunlukla, ilmek alanını kısa tutmak ve mümkün olduğunca yer düzlemini dikmek, bunları azaltmanın en etkili yoludur. Yüksek voltajlı bileşenleri yalıtmak için metal bir levha da kullanılabilir.
- Yüksek Frekanslı Transformatörler
Transformatörlü bir anahtar modlu devre, çoğu yüksek voltajlı panoda yüksek voltaj üretmek için neredeyse genellikle kullanılır. Bu durumlarda transformatörün çekirdek yalıtım seviyesine bağlı kalmalısınız. Yer düzlemi, PCB yerleşimi ile ilgili olarak tercihen ana ve ikincil taraflar arasında bölünmelidir. Tahtada birincil ve ikincil taraflar arasında kesikler bulunan önemli bir izolasyon boşluğu olmalıdır.
- Mosfetler/Transistörler/Anahtarlar
Çoğu zaman, yüksek voltajlı cihazlar, sahalar arasındaki yüksek voltajı tolere etmek için doğru ambalajda gelir.
Voltajların oldukça yüksek olacağını biliyorsanız, en büyük pin aralığına sahip cihazı seçmek yine de akıllıca olacaktır. Alan sınırlaması yoksa TO-247 yerine TO-220 cihazının seçilmesi sık görülen bir örnek olacaktır. Benzer örnekler SMD cihazlara da uygulanabilir.
- pasif Bileşenler
Pasif bileşenleri seçerken, bileşen boyutu, taşıyabileceği gerilime doğrudan bağlı olduğundan hayati önem taşır. Öyleyse tasarımın bir SMD direnci arasında 300V olduğunu varsayalım. O zaman 1206 yerine 0402 gibi bir paket seçmek çok daha fazla tercih edilir. Bazen, aralarındaki voltaj stresini azaltmak için bu tür çok sayıda bileşeni seri olarak yerleştirmek gerekir.
- İzolasyon için Kesikler ve Yuvalar
Yüksek gerilim panosunun herhangi bir yüksek gerilim bileşeninin yakınında kesikler veya izolasyon delikleri olmalıdır. Bu delikler ve pano kesikleri, şarj cihazları ve güç kaynakları gibi tüketim mallarında çok sayıda güvenlik gereksinimi için gereklidir.
Yüksek nemli yerler ve kontaminasyonun olası olduğu durumlar bu niteliklerden yararlanabilir. Tahtanın mekanik katmanı, izolasyon yuvalarının ve oyuklarının çoğunun yerleştirileceği yerdir.
Yüksek Gerilim PCB Geliştirmek İçin Malzeme
Standart FR-4'ün düşük dielektrik gücü, onu yüksek voltajlı devre kartlarında kullanım için uygun hale getirmez. Maliyetin bir sorun olmadığı durumlarda daha yüksek dielektrik mukavemeti tercih edilir. Yüksek voltaj dereceli malzemelerden birkaç örnek aşağıdaki gibidir;
- BT Epoksi
- Polyamid
- Isola
- Kurulu Bitirmek
Yüksek voltajlı PCB bitirme, genellikle gözden kaçan ancak kritik derecede hayati bir husustur. Pedlerin yüzey kalitesi ve görünür izler birincil hususlardır. Nihai tahta, düzensizliklerden ve hatta tüm yüzeyden arındırılmış olmalıdır.
Yüksek voltajlı pedlerdeki keskin noktalar veya diğer kusurlar, çok güçlü bir elektrik alanı oluşturabilir ve ark oluşumuna neden olabilir.
Yüksek Gerilim PCB Tasarımı için Temel Önlemler
Bazı önlemler alarak, yüksek voltajlı baskı devre kartı ile ilgili ciddi sonuçların önüne geçebilirsiniz. Yukarıda belirtilen tüm bilgilerin özü aşağıdadır:
- Yönlendirme
Bir tasarım yaparken yüksek voltajlı PCB, denenmiş ve gerçek yönlendirme yöntemlerine bağlı kalmak çok önemlidir. Bir devre tasarlarken, büyük voltaj farkları olan iletkenler arasında biraz boşluk bırakmak en iyisidir. Yüksek elektrik alan konsantrasyonu nedeniyle keskin kenarlardan kaçınılması tavsiye edilir. Kartın iç katmanlarında yüksek voltaj izleri çalıştırmak da büyük bir hayır-hayır.
- Bir Katmanın İçindeki Katmanlar
Her katmanda orta gerilime sahip çok katmanlı bir PCB de gereklidir. Katlar arasındaki boşluklar doldurulurken özen gösterilmelidir. PCB tasarımı, genel dengeyi korumak için her katmanın ayrılmasının .005 ″ kalınlığında olmasını gerektirir. Yüksek voltajlı PCB'lerdeki herhangi bir delik veya gereksiz boşluk, dielektrik değerini etkiler.
- Geometrik Çokgenler
Poligon düzlem boşluğu da tüm alanlarda güvenli bir şekilde artırılmalıdır. yüksek voltaj PCBs. Çok katmanlı bir PCB'nin iç düzlemleri uygun şekilde ayrılmalı ve yüksek voltaja sahip olmalıdır. Böylece elektrik devre kartı boyunca kesintisiz olarak akabilir.
- Semt
Çeşitli elektromanyetik bozulmalar yayan yüksek voltajlı PCB'leri duymuş olabilirsiniz. Yer düzleminde sınırlı bir döngü alanı varsa, bozulmalar azaltılabilir.
Yüksek Gerilim PCB Tasarımı: Neden Sürünme ve Boşluk Mesafelerini Kontrol Edersiniz?
Tüm PCB'lerin yüksek voltajlı PCB'lerle aynı aralıkla tasarlanmasına gerek yoktur. Ürününüz 30 VAC veya 60 VDC'nin üzerindeki voltajlarla çalışıyorsa, PCB tasarım aralığını ciddiye alsak iyi olur. Yüksek yoğunluklu bir PCB, özellikle yüksek voltajlı bir devre kartı tasarlıyorsanız, yüksek yoğunluk nedeniyle daha fazla dikkat etmeniz gerekir, çünkü boşluk daha karmaşık hale gelir.
Yüksek voltajlı PCB tasarımında, makul aralık çok önemlidir, çünkü PCB bileşenlerindeki voltaj, bitişik iletken bileşenlerin ark oluşturmasını kolaylaştırır ve ark meydana geldiğinde, güvenlik açısından ciddi gizli tehlikeler getirecektir. ürünler ve kullanıcılar. Ark kayışlarının oluşumunu ve gelme riskini azaltmak için, yüksek voltajlı PCB'leri tasarlarken aralığa odaklanmanız gerekir ve aralığın makul olup olmadığı temel olarak boşluk ve kaçak mesafesini içerir.
Bir açıklık mesafesi nedir?
Boşluk voltajı, elektrikli cihazlarda potansiyel farkı olan iki bitişik iletken arasındaki havadaki en kısa mesafeyi ifade eder, yani iki bitişik iletken veya bir iletken arasındaki hava boyunca ölçülen en kısa mesafe ve bitişik motor kasasının yüzeyi. PCB üzerindeki bitişik bileşenler arasındaki boşluk çok küçükse, belirtilen voltaj aşıldığında PCB üzerindeki bitişik iletken bileşenler arasında ark oluşabilir.
Ancak, PCB malzemesi, voltaj ve ortama göre değişen standart bir boşluk mesafesi yoktur. Bunlar arasında çevrenin etkisi çok büyüktür, örneğin nem, havanın arıza voltajının değişmesine neden olur ve bu da ark oluşumuna daha yatkın olabilir. Toz başka bir faktördür ve PCB'nin üzerinde biriken toz, iletkenler arasındaki mesafeyi azaltarak ark oluşumuna neden olabilir.
Arklar, ürün ve kullanıcı güvenliğini tehlikeye atabilir, bu nedenle PCB aralığı, yüksek voltajlı PCB'ler tasarlanırken dikkate alınması gereken önemli bir parametredir.
Creepage yolu nedir?
Boşluğa benzer şekilde, kaçak mesafesi, havadaki mesafe yerine PCB üzerindeki iletkenler arasındaki yalıtım malzemesinin yüzeyi boyunca en kısa mesafeyi ölçmek için kullanılır. PCB malzemesi ve çevre, kaçak mesafelerini de etkiler ve boşluk mesafelerine benzer şekilde nem ve toz, kaçak mesafelerini azaltabilir.
Yüksek voltajlı, yüksek yoğunluklu bir PCB tasarladığımızda, sızıntı mesafesini tam olarak karşılamak kolay olmayabilir, çünkü PCB izini değiştirmek, sızıntı mesafesini karşılamak için bir öncelik değildir. Genellikle tasarımdaki yüzey mesafesini veya diğer püf noktalarını, örneğin paletler arasını artırabiliriz. Aralarına yuvalar veya dikey izolasyon bariyerleri eklemek, PCB üzerindeki yol düzenini değiştirmeden kaçak mesafesini etkili bir şekilde artırabilir.
Yüksek Gerilim PCB'leri Tasarlarken Boşluk ve Malzemeler Nasıl Belirlenir
Yüksek voltajlı PCB tasarımında birçok farklı faktör olduğundan, yüksek voltajlı PCB'leri tasarlarken potansiyel güvenlik tehlikelerini kaynaktan ortadan kaldırmak en iyisidir. Aşağıdakiler gibi bazı standart yönergelere başvurabiliriz:
IPC-2221, PCB tasarım açıklığı ve kaçak mesafe kılavuzu için genel bir standarttır.
IEC-60950-1. IEC versiyonu, AC şebeke veya pil gücüne sahip tüm BT ürünleri için standarttır.
SSS
PCB'lere gelince, yüksek voltajı ne oluşturur?
Resmi olmayan bir şekilde, 100V veya üzeri bir PCB, belirlenmiş bir sayı olmamasına rağmen, yüksek voltaj olarak kabul edilir.
Bir PCB'nin dayanabileceği maksimum voltaj nedir?
Alçak gerilim baskılı devre tasarlarken ve üretirken malzeme o kadar önemli değildir, çünkü tüm baskılı devre malzemeleri 1000 Volt'a kadar dayanabilir.
PCB viaları ne kadar akım taşıyabilir?
0.35 mm'lik bir matkap kullanarak 2 amperlik elektriği güvenli bir şekilde aktarabilirsiniz. Bunları lehimle doldurmak da dirençlerini azaltabilir.
PCB izleri ne kadar ısınabilir?
PCB'nin zamanla renginin solmasını ve zayıflamasını önlemek için, 20-30°C sıcaklık aralığına izin vermek daha yaygın bir uygulamadır. İç sıcaklık 105 santigrat dereceyi aşarsa UL sertifikaları zor olabilir.
Sonuç
Bir ürünün planlanması ve imalatı yüksek voltajlı PCB yüksek derecede doğruluk gerektirir. Yüksek basınçlı yönergeler için tüm düzenlemeleri ve temel uygulamaları takip ederseniz, uzun ömürlü bir tahta elde edebilirsiniz.
Ayrıca, bir seçim güvenilir PCB üreticisi yüksek voltajlı cihazlar durumunda çok önemlidir. Bu nedenle, kalitesiz tasarım veya malzeme ile kaza olasılığı çok artar.