¿Por qué encaminar las brechas de aire para el aislamiento de voltaje en las PCB?

Diseño de PCB de alto voltaje

Diseño de PCB de alto voltaje para la prevención de arco

Algunas razones por las que:

1. Cuando se produce un arco, puede causar carbonización (a.k.a. "quema") en la superficie de la PCB. Esto podría resultar en un corto permanente. Esto también es un daño irreversible, donde el arco en el aire no lo es (a menos que algo salga mal). Esto sería especialmente malo si un solo pico de alto voltaje creara un cortocircuito permanente, entonces cualquier fuente de voltaje de "bajo nivel" todavía tendría una ruta de baja impedancia disponible.
2. Tiene la opción de instalar un protector de alta dieléctrica (algo mucho mejor que FR4 / soldermask, y mejor que el aire).
3. El polvo / la suciedad se pueden acumular en la superficie de una placa, lo que reduce la resistencia dieléctrica. No es tanto un problema (aunque todavía podría ser un problema) si esa superficie simplemente no está allí.
4. En el segundo enlace, realizaron algunos experimentos en los que la humedad tuvo un efecto drástico en el voltaje de ruptura de la máscara de ataque y un efecto más pequeño (aunque potencialmente significativo) en una ranura. Su mejor resultado fue la eliminación de la máscara de soldadura y el corte de una ranura (sin impacto significativo en el rendimiento).
5. El enrutador eliminará cualquier error involuntario de la página de error, aunque en realidad esto debería quedar atrapado en la etapa de diseño, especialmente con CAD moderno. Es posible que la PCB no funcione correctamente si las pistas tienen circuitos abiertos inesperados, y hacer que una pista de alta corriente sea más pequeña podría causar otros problemas: P
6. El espacio de aire requerido parece ser más pequeño que la distancia de fuga de la superficie requerida por la superficie.

Un vistazo rápido a algunas tablas de creación / eliminación:

tabla de liquidación III

tabla de página de creación IV

parece confirmar que creepage distance > clearance distance , especialmente con mayores grados de contaminación.

El grado de contaminación es una medida de cómo el ambiente podría afectar su PCB. Consulte: Design for Dust .

Descripción de varios grados de polución (tabla 1):

1. Sin contaminación o solo contaminación seca, no conductora, que no tiene influencia en la seguridad. Puede alcanzar el grado de contaminación 1 mediante la encapsulación o el uso de Componentes herméticamente sellados o mediante recubrimiento conformado de PCB.
2. Contaminación no conductora donde puede ocurrir una condensación temporal ocasional. Este es el entorno más común y generalmente se requiere para los productos. utilizado en hogares, oficinas y laboratorios.
3. Contaminación conductiva o contaminación no conductiva seca, que podría convertirse en Conductivo debido a la condensación esperada. Esto generalmente se aplica a la industria ambientes Puede utilizar cajas de protección de ingreso (IP) para lograr la contaminación grado 3.
4. Contaminación que genera conductividad persistente, como lluvia, nieve o conductividad. polvo. Esta categoría se aplica a ambientes al aire libre y no es aplicable cuando la norma del producto especifica el uso en interiores.

Un espacio de aire tiene un nivel de descomposición mucho mayor que las superficies sin cobre en una placa de circuito. Hay dos mecanismos en juego: la separación de aire física (espacio libre) y lo que se denomina "seguimiento" en las superficies de PCB (página de inicio).

  

Distancia de fuga. La fuga es el camino más corto entre dos.   Partes conductoras (o entre una parte conductora y el límite)   superficie del equipo) medida a lo largo de la superficie de la   aislamiento. Una adecuada y adecuada distancia de fuga protege contra   seguimiento, un proceso que produce un camino parcialmente conductor de   Deterioro localizado en la superficie de un material aislante como un   resultado de las descargas eléctricas en o cerca de un aislamiento   superficie. El grado de seguimiento requerido depende de dos factores principales:   el índice de seguimiento comparativo (CTI) del material y el grado de   Contaminación en el medio ambiente.

y,

  

Distancia de separación. La separación es la distancia más corta entre dos   Partes conductoras (o entre una parte conductora y el límite)   superficie del equipo) medida a través del aire. Distancia de separación   Ayuda a prevenir la ruptura dieléctrica entre los electrodos causados por la   Ionización del aire. El nivel de ruptura dieléctrica está más lejos.   influenciado por la humedad relativa, la temperatura y el grado de contaminación   en el medio ambiente.

Como ejemplo práctico de espacio de aire sobre la distancia de PCB, una vez diseñé una PSU de alto voltaje (50kV dc). Las etapas de salida eran diodos triples (no importantes para este ejemplo), pero la PCB que monta los diodos y los condensadores que tomaron 6 kV y lo convirtió en 50 kV tuvo que tener grandes orificios alrededor de los componentes, por lo que la "página de creación" a través de la placa de circuito no pudo hacer una línea recta a través de la superficie de la PCB, más bien tuvo que tejer alrededor de las ranuras y los orificios y esto le dio capacidades de voltaje de ruptura significativamente más altas.

Hay una pregunta similar en el intercambio de pila aquí que tiene tablas de voltajes y huecos para creación de páginas y espacio libre.