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防浪涌時,PCB布線有哪些要點?

更新時間:2025-07-04      點擊次數(shù):75

一、注意PCB布線中設(shè)計浪涌電流的大小

在測試的時候,經(jīng)常會碰到原先設(shè)計的 PCB 無法滿足浪涌的需求。一般工程師設(shè)計的時候,只考慮到了系統(tǒng)功能性的設(shè)計,比如系統(tǒng)實際工作時只需承載1A 的電流,設(shè)計時就按這個去設(shè)計,但有可能系統(tǒng)需要的浪涌設(shè)計,瞬態(tài)浪涌電流要達到3KA(1.2/50us&8/20us),那么現(xiàn)在我按1A的實際工作電流去設(shè)計的話,是否可以達到上述瞬態(tài)浪涌的能力了?實際有經(jīng)驗的工程是告訴我們這是不可能的,那么怎么辦才好?下面有一個計算的方式可以作為PCB布線承載瞬間電流的一個依據(jù):

例如:0.36mm寬度的1oz銅箔,厚度35um的線條中一個40us矩形電流浪涌,最大浪涌電流約為580A。如果要做一個5KA(8/20us) 的防護設(shè)計,那么前端的PCB 布線的合理應(yīng)該是2 oz銅箔0.9mm寬度.安全器件可以將寬度適當(dāng)放寬。

二、注意浪涌端口元器件布局時應(yīng)有的安全間距

浪涌端口的設(shè)計除了我們要按正常的工作電壓設(shè)計的安全間距外,我們還要考慮瞬態(tài)浪涌的安全間距。

關(guān)于正常工作電壓設(shè)計時的安全間距我們可以參考UL60950的相關(guān)規(guī)范。另外我們以UL在UL796標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了印制線路板耐壓的測試標(biāo)準(zhǔn)是40V/mil或1.6KV/mm。這一數(shù)據(jù)指導(dǎo)在PCB導(dǎo)線之間設(shè)置能夠承受Hipot的耐壓試驗的安全間距非常有用。

舉例,根據(jù)60950-1表5B的規(guī)定,500V的工作電壓之間的導(dǎo)體應(yīng)該要滿足1740Vrms的耐壓試驗,而1740Vrms的峰值應(yīng)該是1740X1.414=2460V。根據(jù)40V/mil的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn), 可以計算出PCB兩導(dǎo)體之間的間距應(yīng)該不小于2460/40=62mil或1.6mm。

而浪涌除了上面正常的注意事外,還要注意施加浪涌的大小,和保護器件的特性來增加安全間距,以1.6mm的間距計算,其最大截止的爬電電壓為2460V,如果我們浪涌的電壓高達6KV,甚至是12KV ,那么這個安全間距是否增加要取決于浪涌過壓保護器件的特性,這也是我們工程師經(jīng)常在實驗遇到浪涌爬電時巨大的響聲。

以陶瓷放電管為例,在要求1740V的耐壓時,我們選擇的器件應(yīng)該是2200V的,而它在上述浪涌的情況下,其放電的尖峰電壓高達4500V,此時按照上面的計算方式,我們的安全間距是:4500/1600*1mm=2.8125mm.


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