Diseño de PCB de alto voltaje

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Quiero diseñar un PCB de 4 capas con los siguientes niveles de voltaje. GND, 5V, 3.3V y 80V. En el circuito hay algunos MOSFET que son impulsados por 3.3V y el interruptor MOSFET 80V (la corriente requerida es un nivel de uA muy bajo). Lo que hace que en general en la PCB, hay señales de 80V y 3.3V cercanas entre sí (en algunos lugares, menos de 20 mils).

Para la protección mantuve 80V en la capa inferior. Y los otros niveles de tensión y señales están en la capa superior y segunda. Y mantengo la tercera capa completamente molida.

Intenté representar el diseño con la imagen simple a continuación.

Ahora me preocupa el voltaje de interrupción de CC en alguna parte de mi PCB. Para un circuito de este tipo, donde se usa un voltaje alto y bajo diferente, no tengo mucha experiencia. No estoy seguro de mi estructura, si es lo suficientemente seguro? ¿Hay algún artículo o fuente donde pueda encontrar información útil sobre este problema? ¿Tiene algún consejo para tal diseño de PCB? Si falta la información requerida para la pregunta, pregunte.

    
pregunta Ahmed Tarhan

3 respuestas

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El espacio libre de alta tensión es un tema complejo. Demasiados factores y estándares a considerar.

En su caso, seguiría el IPC-2221A "Estándar Genérico en Circuito de Tablero Impreso". Según la tabla 6-1. "Separación de conductores eléctricos" para una diferencia de 80 V entre los conductores, tenemos:

Capas internas - > 0.1mm (3.9 mils)

Capas externas sin recubrimiento - > 0,6 mm (24 mils)

Capas externas recubiertas - > 0.13mm (5 mils)

IPC-2221A es un estándar propietario y no puedo reproducir la tabla completa aquí.

Estos números no son obligatorios, solo expresaron una autorización mínima. Yo usaría números más grandes.

Note, como se dijo antes, las vías de alta potencia. Deben mantener el espacio libre en el lado de "baja tensión".

El stackup me parece bastante sensato, pero tenga en cuenta los pines de los componentes THT de alta potencia. Deben mantener la autorización.

    
respondido por el Jesus Castane
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20 mils de separación entre el 80V y otras señales de bajo voltaje o la GND no es suficiente. Acabo de hacer un trabajo de diseño de PCB que tiene un riel eléctrico de 84V. He tenido que asegurarme de que las distancias entre cualquier red de 84 V y otras señales superen los 47 mil y preferiblemente aún más. Puedo referirme a alguna información de apoyo sobre esta cantidad de autorización, pero no tengo acceso a esta información en este momento. (Regresaré y actualizaré mañana).

En mi caso, también tomé el curso de la acción para colocar todas las capas de 84 V y rastrear las conexiones en una capa interior. El razonamiento para hacer esto fue porque la máscara de soldadura es bastante delgada y se puede rayar fácilmente y exponer el alto voltaje en las capas externas a posibles cortocircuitos. También tuve que preocuparme un poco más acerca de esto porque el riel de 84 V en este diseño tiene que soportar AMPS en lugar de uA.

Editar

Aquí está la información que prometí con respecto a las pautas de aprobación de PCB. En esa página hay una pequeña calculadora que ayuda con los espacios de rastreo recomendados.

    
respondido por el Michael Karas
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El voltaje de ruptura de FR4 es más de 300V / mil. La deformación (espacio libre en la superficie) puede ser más preocupante, especialmente si la PCB puede estar en un mal ambiente (polvo + humedad, por ejemplo, o moho).

Si es posible, coloque conductores de "guarda" puestos a tierra entre trazas de 80V y trazas de 3.3V si tienen que estar adyacentes en una superficie, e intente limitar la corriente en la línea de 80V antes de tener rastros cercanos u otros -acceso del cobre.

Hay un buen manual aquí en voltaje medio y Diseño de PCB alto voltaje (aunque su aplicación se encuentra dentro del rango de bajo voltaje , por lo que no es directamente aplicable). Obviamente puedes olvidarte de corona, por ejemplo.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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