我曾經(jīng)認(rèn)為高壓應(yīng)用僅用于電力工程。由于我不想在發(fā)電廠或變電站工作，所以我不必學(xué)習(xí)高壓PCB設(shè)計(jì)考慮因素。唉，我對(duì)太空應(yīng)用的興趣證明我錯(cuò)了，迫使我面對(duì)我的懶惰。事實(shí)證明，高壓應(yīng)用幾乎出現(xiàn)在所有行業(yè)中，從制造業(yè)和發(fā)電廠到醫(yī)療和航空航天。

設(shè)計(jì)高壓PCB設(shè)計(jì)時(shí)需要在設(shè)計(jì)和制造的各個(gè)層面上提供大量細(xì)節(jié)。 。電路板將受到惡劣的操作條件的影響，并且對(duì)材料的使用壽命會(huì)更加敏感。如果您正在接受挑戰(zhàn)，那么在開(kāi)始電路板布局之前需要考慮一些設(shè)計(jì)因素。

考慮您的工作頻率

操作您的產(chǎn)品頻率會(huì)影響高壓設(shè)計(jì)，因?yàn)?a target="_blank">ESD和噪聲管理會(huì)影響電路板。這是因?yàn)楦哳l電壓將處于較低的電壓，需要在這些信號(hào)線周圍產(chǎn)生更嚴(yán)格的間距。

在頻譜的另一端，低壓DC也需要特別考慮。在某些環(huán)境條件下，DC差分會(huì)導(dǎo)致蝕刻和電化學(xué)遷移。雖然兩者都不合乎需要，但電化學(xué)遷移在高壓設(shè)計(jì)中對(duì)性能和壽命的風(fēng)險(xiǎn)更大。這是因?yàn)閷?dǎo)體焊盤或跡線將“生長(zhǎng)”精細(xì)的導(dǎo)電細(xì)絲，有時(shí)稱為晶須，最終會(huì)在電位之間產(chǎn)生短路。至少，它們會(huì)產(chǎn)生更有可能產(chǎn)生電弧的點(diǎn)，并減少電路板上的有效爬電距離和間隙距離。

電化學(xué)遷移最多的是錫和銀，但即使銅也偶爾產(chǎn)生那些細(xì)小的破壞細(xì)絲。為盡量降低風(fēng)險(xiǎn)，請(qǐng)勿在印刷電路板上使用純錫或銀作為飾面。如果你正在使用錫，建議使用低鉛含量，因?yàn)樗鼤?huì)大大增加“生長(zhǎng)”導(dǎo)電絲的難度。

許多金屬都會(huì)長(zhǎng)出胡須。錫須往往具有更“分形”的外觀。

降低組件的負(fù)面價(jià)值

在設(shè)計(jì)高壓力環(huán)境時(shí)，元件公差將“降低”。這意味著您可以降低元件或材料的電流，電壓或溫度的功能最大值，從而提高產(chǎn)品的使用壽命。通常，它只是通過(guò)采用制造商評(píng)級(jí)的百分比來(lái)計(jì)算。百分比通常由MIL-STD或客戶確定的其他規(guī)格以及產(chǎn)品的操作環(huán)境指定。

在許多情況下，材料會(huì)降低到預(yù)期會(huì)遇到的平均參數(shù)值，從而降低了要求，降低了生產(chǎn)成本。然而，高壓設(shè)計(jì)中的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自過(guò)電壓事件，這些事件會(huì)在電路板上產(chǎn)生電弧或電暈。您應(yīng)該降低到最大電壓而不是平均值，以提高產(chǎn)品在過(guò)電壓事件期間的生存能力。

選擇您的組件

降額后，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)您選擇的某些初始組件對(duì)于您的產(chǎn)品的操作環(huán)境不可行。即使它們?nèi)客ㄟ^(guò)，您也應(yīng)該再次審查每個(gè)部分。高壓環(huán)境會(huì)導(dǎo)致電路板上的電場(chǎng)發(fā)生很大的變化，但它也會(huì)在單個(gè)元件內(nèi)產(chǎn)生場(chǎng)應(yīng)力。為了確保每個(gè)組件的可靠性，Sierra Proto Express建議您的最小裕度為1.5：1，可能高達(dá)2：1。

在某些情況下，電壓的變化不僅會(huì)損壞元件但也會(huì)使它們成為整個(gè)電路板放電的弧點(diǎn)。應(yīng)仔細(xì)考慮元件封裝，因?yàn)橥鈿ず瓦吘壙赡芫哂凶銐蜾J角以集中電場(chǎng)。任何緊固件，夾子和連接器都是如此。一切都應(yīng)該具有最大可能的半徑來(lái)分布電場(chǎng)并避免在電路板上產(chǎn)生過(guò)弧現(xiàn)場(chǎng)。

<小>外殼和焊點(diǎn)可以將電場(chǎng)集中在PCB上并增加過(guò)電弧的風(fēng)險(xiǎn)。

為高壓應(yīng)用設(shè)計(jì)PCB是一項(xiàng)特別具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。然而，這些應(yīng)用非常普遍，以至于很難避免在高壓設(shè)計(jì)上工作。幸運(yùn)的是，有很棒的PCB設(shè)計(jì)軟件，如AltiumDesigner?，可以幫助您管理設(shè)計(jì)規(guī)則并使您的電路板正確。