高压PCB设计

电器工程 pcb设计 高压 保护
2022-01-12 08:16:44

我想设计一个具有以下电压等级的 4 层 PCB。接地、5V、3.3V 和 80V。电路中有一些 MOSFET 由 3.3V 和 MOSFET 开关 80V 驱动(所需电流非常低 uA 级)。这使得在 pcb 上总体上有 80V 和 3.3V 信号彼此靠近(在某些地方小于 20 mils)。

为了保护,我在底层保持了 80V。其他电压电平和信号位于顶层和第二层。我保持第三层完全接地。

我试图用下面的简单图片来表示设计。

在此处输入图像描述

现在我担心我的 PCB 中某处的直流击穿电压。对于这样的电路,使用不同的高低压,我没有太多经验。我不确定我的结构,它是否足够安全?是否有任何文章或来源可以找到有关此问题的一些有用信息。您对这样的 PCB 设计有什么建议吗?如果缺少问题所需的信息,请询问。

3个回答

80V 和其他低压信号或 GND 之间的 20 mil 间距不够。我最近刚刚完成了一些具有 84V 电源轨的 PCB 设计工作。我必须确保任何 84V 网络和其他信号之间的间隙超过 47 密耳,最好甚至更多。我可以参考有关此许可数量的一些支持信息,但目前无法访问此信息。(明天我会回来更新)。

就我而言,我还采取了措施将所有 84V 层和跟踪连接放在内部层上。这样做的原因是阻焊层相当薄,很容易被划伤,并使外层的高压暴露于潜在的短路。我还不得不对此多加担心,因为该设计中的 84V 电源轨必须支持 AMPS 而不是 uA。

编辑

这是我承诺的有关 PCB 清除指南的信息。在那一页中有一个漂亮的小计算器,它有助于推荐的痕迹清除。

在此处输入图像描述

FR4的击穿电压大于300V/mil。爬电(表面间隙)可能更令人担忧,特别是如果 PCB 可能处于恶劣环境(例如灰尘 + 湿气或霉菌)中。

如果可能,将接地的“保护”导体放置在 80V 走线和 3.3V 走线之间(如果它们必须在表面上相邻),并在有任何靠近的走线或其他紧密的铜与铜间隙之前尝试限制 80V 线路上的电流.

这里有一个关于中压高压PCB 设计的很好的入门读物(尽管您的应用非常适合低压范围,所以它不能直接适用)。例如,您显然可以忘记电晕。

高压间隙是一个复杂的课题。需要考虑的因素和标准太多。

在您的情况下,我会遵循 IPC-2221A“印刷电路板通用标准”。根据表 6-1。“电导体间距”用于导体之间的 80V 差异,我们有:

内层 --> 0.1mm (3.9 mils)

外层无涂层 -->0.6mm (24 mils)

外层涂层 --> 0.13mm (5 mils)

IPC-2221A 是一个专有标准,我不能在这里复制整个表格。

这些数字不是强制性的,它们只是说明了最低许可。我会使用更大的数字。

请注意,如前所述,高功率过孔。他们应将间隙保持在“低压”侧。

在我看来,叠层非常合理,但请记住大功率 THT 组件中的引脚。他们应该保持间隙。