PCB에서 전압 절연을 위해 에어 갭을 라우팅해야하는 이유는 무엇입니까?

전원 공급 장치의 PCB 설계에 대해 배우면서 레이아웃의 저전압 및 고전압 섹션을 분리하기 위해 갭이있는 보드를 자주 봅니다.

구리를 식각 할 때 에어 갭을 라우팅하는 데 어려움을 겪는 이유는 무엇입니까? 공기의 항복 전압이 FR4보다 훨씬 높습니까?

구리가 완벽하게 식각되지 않는 상황을 피하기 위해 이러한 간격이 사용된다고 가정합니다.

고전압 PCB 설계

아크 방지를위한 고전압 PCB 설계

몇 가지 이유 :

1. 아크가 발생하면 PCB 표면에 탄화 (일명 "연소")가 발생할 수 있습니다. 영구적 인 단락이 발생할 수 있습니다. 이것은 또한 공기 중 호우 오버가 발생하지 않는 곳 (다른 것이 잘못되지 않는 한)으로 돌이킬 수없는 손상입니다. 단일 고전압 스파이크가 영구적 단락을 생성 한 경우 특히 나쁘지만 "저수준"전압 소스는 여전히 낮은 임피던스 경로를 사용할 수 있습니다.
2. FR4 / 솔더 마스크보다 훨씬 우수하고 공기보다 우수한 고유 전체 쉴드를 설치할 수 있습니다.
3. 보드 표면에 먼지 / 먼지가 쌓여 유전체 강도가 떨어질 수 있습니다. 표면이 없다면 문제가되지는 않습니다 (아직 문제가 될 수 있습니다).
4. 두 번째 링크에서는 습도가 솔더 마스크의 항복 전압에 큰 영향을 미치며 슬롯에 미치는 영향은 작지만 (아마도 여전히 유의미한) 몇 가지 실험을 수행했습니다. 가장 좋은 결과는 솔더 마스크를 제거하고 슬롯을 절단하는 것입니다 (성능 저하 없음).
5. 우연히 발생하는 연면 실수는 라우터에 의해 제거되지만 실제로는 특히 CAD 단계에서 설계 단계에서 발생해야합니다. 트랙에 예기치 않은 개방 회로가있는 경우 PCB가 제대로 작동하지 않을 수 있으며 고전류 트랙을 더 작게 만들면 다른 문제가 발생할 수 있습니다 .P
6. 필요한 공기 간극은 표면에 필요한 표면 연면 거리보다 작은 것 같습니다.

연면 / 클리어런스 테이블에 대한 간단한 설명 :

정리 표 III

연면 테이블 IV

다음 사항을 확인 보인다 creepage distance> clearance distance, 특히 높은 오염 정도와.

오염도는 환경이 PCB에 어떤 영향을 줄 수 있는지에 대한 척도입니다. 먼지 설계를 참조하십시오 .

다양한 오염도에 대한 설명 (표 1) :

1. 안전에 영향을 미치지 않는 오염이 없거나 건조하고 비전도 성인 오염 만 있습니다. 캡슐화 또는 밀봉 된 구성 요소 사용 또는 PCB의 컨 포멀 코팅을 통해 오염 등급 1을 달성 할 수 있습니다.
2. 일시적인 응축이 발생할 수있는 비전 도성 오염. 이것은 가장 일반적인 환경이며 일반적으로 가정, 사무실 및 실험실에서 사용되는 제품에 필요합니다.
3. 전도성 오염 또는 건조한 비전 도성 오염. 예상 응축으로 인해 전도성이 될 수 있습니다. 이것은 일반적으로 산업 환경에 적용됩니다. IP (Ingress Protection) 인클로저를 사용하여 오염 등급 3을 달성 할 수 있습니다.
4. 비, 눈 또는 전도성 먼지와 같은 지속적인 전도성을 생성하는 오염. 이 범주는 실외 환경에 적용되며 제품 표준에 실내 사용이 지정된 경우에는 적용되지 않습니다.

에어 갭은 회로 기판의 비 구리 표면보다 훨씬 높은 항복 레벨을 갖습니다. 실제 에어 갭 (클리어런스)과 PCB 표면의 "트래킹"이라는 두 가지 메커니즘이 있습니다 (크리 페지).

연면 거리. 연면은 절연 표면을 따라 측정 된 두 전도성 부품 사이 (또는 전도성 부품과 장비의 경계면 사이)의 최단 경로입니다. 적절하고 적절한 연면 거리는 절연 표면 위 또는 근처의 방전으로 인해 절연 재료 표면의 국소 열화 경로 부분을 생성하는 추적을 방지합니다. 필요한 추적 정도는 물질의 CTI (비교 추적 지수)와 환경 오염의 두 가지 주요 요인에 따라 달라집니다.

과,

클리어런스 거리. 클리어런스는 공기를 통해 측정 된 두 전도성 부품 간 (또는 전도성 부품과 장비의 경계면 간) 최단 거리입니다. 클리어런스 거리는 공기 이온화로 인한 전극 간 절연 파괴를 방지합니다. 유전 파괴 수준은 환경의 상대 습도, 온도 및 오염 정도에 의해 더 영향을받습니다.

PCB 거리에 걸친 공극의 실제 예로서, 한 번은 고전압 PSU (50kV dc)를 설계했습니다. 출력 단계는 다이오드 삼중 기 (이 예제에서는 중요하지 않음)이지만 6kV를 가져 와서 50kV로 전환 한 다이오드 및 커패시터를 장착하는 PCB는 구성 요소 주위에 큰 구멍을 가져야했기 때문에 회로 기판의 "크레 파지 (creapage)"는 직접적으로 만들 수 없었습니다. PCB 표면을 가로 지르는 직선이 아니라 슬롯과 구멍 주위를 직조해야했기 때문에 훨씬 높은 항복 전압 성능을 제공했습니다.

여기에는 스택 교환에 대한 비슷한 질문이 있습니다. 여기 에는 주름 및 클리어런스에 대한 전압 및 간격 테이블이 있습니다.