Výpočet vzdialenosti medzi stopami na PCB pre rôzne úrovne napätia

Podľa noriem pre napätie a rozstupy je minimálna voľná vzdialenosť na doske plošných spojov (v skutočnosti voľná vzdialenosť medzi akýmikoľvek dvoma vodičmi) 0,1 mm pre zariadenia na všeobecné použitie alebo 4 milimetre. Pre zariadenia na konverziu energie je táto minimálna stopa na PCB s a rozstupom 0,13 mm alebo 5,1 milimetra. Tieto dosky by sa sotva mohli považovať za "vysokonapäťové" a vzdialenosť vodičov v týchto doskách začína hraničiť s režimom HDI.
Ďalšou normou je norma IPC-9592, ktorá bola prvýkrát vydaná v roku 2008, stanovuje požiadavky na zariadenia na konverziu energie (PCD) v počítačovom a telekomunikačnom priemysle vrátane návrhu na spoľahlivosť, testovania kvalifikácie návrhu, testovania zhody výroby a procesov kvality. Nová revízia A dokumentu poskytuje dodávateľom a koncovým používateľom PCD rozšírené usmernenie pre testovanie kvalifikácie návrhu a nové pokrytie úrovní citlivosti na vlhkosť (MSL) a korózie PCD.
Norma IPC-9592 pre obvody na konverziu energie pôvodne stanovovala požiadavky na lineárne funkčné rozstupy: Rozstup (mm) = 0,6+Vpeak × 0,005. Lineárna funkcia má samozrejme väčší zmysel. Vo väčšine prípadov však vyššie uvedený vzorec viedol k ešte väčším rozostupom a k hrubému predimenzovaniu dosiek plošných spojov. Neskoršie revízie tohto dokumentu sa vrátili k akejsi skokovej funkcii a zmiernili požiadavky na dolnom konci: 0,13 mm pre V<15V, 0,25 mm pre 15V≤V<30V a 0,1+V×0,01 pre 30V≤V<100V (pre neizolované vodiče).
Pri týchto napätiach môžete pracovať s digitálnymi signálmi, nízkofrekvenčnými analógovými signálmi alebo jednoducho s jednosmerným prúdom pri miernom prúde. Pri digitálnych signáloch je typickým pravidlom jednoducho dodržiavať pravidlo "3W", kde je vzdialenosť medzi stopami trojnásobok šírky stopy. Pre typický mikropásik s riadenou impedanciou 50 ohmov bude šírka vašej stopy ~ 20 milimetrov, preto je odporúčaná vzdialenosť medzi stopami na doske plošných spojov 60 milimetrov. S týmito stopami ste stále v rámci požiadaviek IPC 2221 a vaše hlavné zameranie by malo byť efektívne smerovanie a DFM. Dokonca aj v režime HDI, kde možno budete musieť viesť trasu medzi podložkami s jemnou roztečou v BGA, sa nebudete musieť obávať týchto požiadaviek na napätie, pretože vo všeobecnosti pracujete s napätím 3,3 V alebo ~ 1 V.
Vysoké napätie (>15 V)
Pri vysokom jednosmernom napätí je hlavným záujmom pri výbere hodnoty voľného priestoru na doske plošných spojov zabránenie vzniku ESD a rastu dendritov medzi exponovanými vodičmi. Pri vysokom striedavom napätí alebo pri spínanom regulátore, ktorý vyvádza vysoký prúd, sa teraz musíte obávať presluchov, ako aj ESD a dendritického rastu. Smernice na potlačenie presluchov stále nadmieru špecifikujú požadovanú vzdialenosť medzi napätím na doske plošných spojov alebo vzdialenosť medzi vodičmi, kým sa nedostanete k veľmi vysokým napätiam.
Aby ste videli, ako môžete potrebovať nájsť rovnováhu medzi IPC 2221 a potlačením presluchov, zvážte nasledujúcu hypotetickú situáciu. Predpokladajme, že máte mikropásik s riadenou impedanciou (široký 20 mil) v blízkosti vysokonapäťového striedavého vedenia alebo v blízkosti stôp vedúcich do/z vysokonapäťového jednosmerného regulátora. Ak sa budete riadiť pravidlom "3W", vzdialenosť medzi paralelnými mikropásikmi a blízkym vysokonapäťovým vedením by mala byť 1,5 mm alebo ~ 60 mils. To je viac než dostatočné na splnenie požiadaviek normy IPC 2221, kým úroveň vysokého napätia nedosiahne 180 V v prípade zariadení na konverziu energie alebo 340 V v prípade iných vysokonapäťových výrobkov.
Pri vysokom napätí nie je problémom ani tak rýchlosť digitálnych hrán, ako skôr frekvencia vysokonapäťového striedavého vedenia. Akýkoľvek oscilujúci signál môže vyvolať presluchový signál v blízkej stope, ak sú stopy blízko seba; to je známy problém šumu pri vysokonapäťových regulátoroch jednosmerného prúdu a ich nadväzujúcich signálových vedeniach. Pri vysokých výstupných prúdoch môžu takéto presluchy vyvolať neúmyselné spínanie vysokorýchlostných digitálnych komponentov. Najlepšie je zvoliť väčší odstup medzi vysokonapäťovým striedavým vedením a blízkymi jednosmernými alebo digitálnymi vedeniami.
Informácia : Hľadáte kvalitného no cenovo výhodného dodávateľa dosiek plošných spojov? Skúste PCBWay