優(yōu)化的高壓PCB設(shè)計(jì)以防止電弧

作為工程師，我們對科學(xué)方法并不陌生。然而，調(diào)度要求有時(shí)可能導(dǎo)致尋求解決方案，即使這意味著要超越該方法的步驟。盡管這可能是合宜的，并且實(shí)際上在某些情況下可行，但是最好的方法通常是最徹底的方法。正如建立有效的PCB開發(fā)流程取決于與合同制造商（CM）的關(guān)系，對高電壓電弧具有彈性的建筑板要求您采用能夠提供最佳解決方案的方法。讓我們看看如何使用系統(tǒng)科學(xué)方法來優(yōu)化高壓PCB設(shè)計(jì)以防止電弧。

科學(xué)方法在電弧預(yù)防中的應(yīng)用

有一些電氣系統(tǒng)利用了這樣一個(gè)事實(shí)，即物理上分開放置的帶相反電荷的導(dǎo)體會通過將它們分開的絕緣材料產(chǎn)生電弧。使用火花塞，節(jié)流塞和電話高壓保護(hù)電路的電動機(jī)是其中空氣或氣體為絕緣介質(zhì)的常見示例。早期的電路板還使用了火花隙變送器和其他類似設(shè)備。但是，如今，除了偶爾使用廉價(jià)且不復(fù)雜的過壓保護(hù)外，電弧放電在PCBA上是不希望出現(xiàn)的危險(xiǎn)現(xiàn)象。

當(dāng)電路板上的導(dǎo)電元件感應(yīng)或產(chǎn)生意想不到的高壓，并且足夠接近的導(dǎo)體帶相反或明顯較低的電荷時(shí)，就會在電路板上產(chǎn)生電弧。組件，焊盤，走線或連接器都可以用作電弧的發(fā)送或接收點(diǎn)。通常在高壓下工作或處理高壓的電路板，例如用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，最有可能出現(xiàn)電弧。結(jié)果可能從絕緣擊穿或表面跟蹤以及更大的敏感性到未來的電弧放電，電路板，組件或走線的燃燒甚至火災(zāi)。

要防止工業(yè)PCBA上產(chǎn)生高壓電弧，您需要 工業(yè)PCB生產(chǎn)設(shè)計(jì) 并與能夠滿足制造要求的CM合作 質(zhì)量 和 可靠性必要的水平。這應(yīng)該包括建立一種解決高壓電弧的潛力的可靠方法，例如下面列出的過程。

預(yù)防電弧的科學(xué)方法

1.定義問題

在這種情況下，該問題是已知的。那是板上不必要的電弧。

2.定義要研究的參數(shù)

要研究的基本參數(shù)是：

a.高壓電弧跟蹤率（HVTR） 是在存在高電壓時(shí)會形成的表面電弧或走線的長度。

B.高電壓，低電流的抗干電弧性能是指未受污染的干燥表面在越來越多的極端條件下可以抵抗跟蹤的時(shí)間。

C.比較跟蹤指數(shù)（CTI），這是濕的（受污染的水）材料表面可以承受的最大電壓，而不會出現(xiàn)表面走線。

3.建立評估參數(shù)的指標(biāo)

幸運(yùn)的是，以上每個(gè)參數(shù)的指標(biāo)或性能級別類別均由美國保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室（Underwriter's Laboratory）在 UL 746-A。

4.定義測試方案

提供了針對2A，2B和2C中給出的參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)測試，并在以下內(nèi)容中進(jìn)行了定義：

A. HVTR在UL 746A。

B.高壓，低電流電弧電阻ASTM D-495。

C. CTI在ASTM D-3638。

5.執(zhí)行測試

通常，CM不執(zhí)行上面列出的測試。但是，包括UL在內(nèi)的許多公司都在這樣做。

6.分析結(jié)果

電路板的測試結(jié)果應(yīng)根據(jù)環(huán)境和暴露于高電壓的風(fēng)險(xiǎn)來制定防止電弧預(yù)防的策略。

7.提出解決方案

有了測試結(jié)果和分析，您可以設(shè)計(jì)出針對您的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的解決方案，如下所述。

預(yù)防電弧的最佳高壓PCB設(shè)計(jì)

如上所示，遵循科學(xué)方法將為您提供三個(gè)重要電弧跟蹤參數(shù)的PCL：HVTR，高壓，低電流電弧電阻和CTI。這些信息以及對電路板部署環(huán)境的理解，將使您能夠通過必要時(shí)合并以下內(nèi)容，從而最佳地設(shè)計(jì)電路板，以防止產(chǎn)生電弧。

l 選擇耐電弧材料

重要的是要 選擇板材 最適合承受高壓以抵抗電路板絕緣擊穿的設(shè)備。

l 最大化導(dǎo)電元件之間的間距

導(dǎo)體之間的距離越近，它們之間的表面走線就越容易建立。但是，這必須與布局限制相平衡。PCB走線寬度和間距。

l 涂保形涂料

保形涂料用于保護(hù)您的電路板免受外部污染；但是，它的成分是電介質(zhì)，可為您的PCBA表面增加絕緣。

l 利用屏蔽

屏蔽不僅有助于最大程度地降低EMI，而且是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要方面 電磁兼容在電路板的安裝環(huán)境中；它還可以幫助將可能是板上電弧源的高壓與其他導(dǎo)體隔離開來。