고전압 PCB 일반적인 레일 전압보다 더 높은 전압에서 작동합니다. 주전원 전원 공급 장치, 인버터 및 EV 충전기는 이러한 유형의 보드의 예입니다. 고전압에는 미리 결정된 임계값이 없습니다. 좋은 시작점은 인쇄 회로 기판의 경우 100볼트입니다. 이것은 정상적인 전압 범위입니다.

그러나 100볼트 이상에서는 특히 산업용으로 PCB를 설계할 때 고려해야 할 추가 고려 사항이 필요합니다. 그렇지 않으면 PCB에 불이 붙거나 장치가 파손되거나 다른 사고가 발생할 수 있습니다.

• 유전체 강도

유전체 강도 절연 특성을 잃기 전에 재료가 견딜 수 있는 가장 큰 전기장입니다. 대부분의 PCB의 경우 FR4가 최선의 선택입니다. PCB 재료의 절연 강도를 먼저 확인해야 합니다.

FR4 재료는 mil당 300mm로 인증되었지만 IPC 규정은 3.9V에 대해 80mm를 요구합니다. 일반적으로 약간의 흔들림 영역을 남겨두고 IPC 사양을 준수하는 것이 좋습니다.

• 거리 크리핑

두 개의 전도성 요소가 절연 물질의 표면에 위치할 때 연면 거리는 이들 사이의 최단 거리입니다. 두 도체에 공급되는 장기 전압은 연면 거리를 결정하는 가장 중요한 요소입니다.

시간이 지남에 따라 보드의 오염이 발생할 수 있습니다. 따라서 여분의 헤드룸을 확보하는 것이 좋습니다. 대부분의 구성 요소 및 레이아웃에 대한 데이터시트는 연면 거리에 대한 권장 사항을 제공하는 경우가 많습니다. 때에 온다 고전압 PCB, 이것은 중요한 고려 사항입니다.

• 클리어까지의 거리

두 도체가 접촉할 수 있을 만큼 가까울 때 이를 간극이라고 합니다. 공기의 절연 강도는 간극의 정도를 결정합니다. mm당 3KV는 공기가 분해되는 일반적인 비율입니다. 수분과 오염 물질이 있는 경우 이 수치는 상당히 낮아질 수 있습니다. 설계 유형에 따라 IPC 표준은 다양한 여유 거리를 규정합니다.

대부분의 구성 요소에 대해 충분히 높은 핀 피치를 가진 패키지는 이미 호환됩니다. 예를 들어, 600V 정격 MOSFET은 종종 TO-220 또는 TO-247에 패키징됩니다.

• 솔더 마스크

솔더 마스크를 통해 절연도 제공됩니다. 결과적으로 매우 작은 핀 피치와 핀 양단의 고전압이 있는 회로 기판에 사용하기에 이상적입니다. 미세 피치 PCB의 경우 두 PCB 사이에 솔더 마스크를 넣을 수 있는 제조업체를 확보하는 것이 중요합니다.

고전압 PCB 설계의 원리

설계하기 전에 다음 사항을 염두에 두어야 합니다. 고전압 PCBs:

• 라우팅

라우팅하는 동안 염두에 두어야 할 가장 중요한 측면입니다. 고전압 PCB 흔적:

• 전압 차이가 큰 트레이스 사이에 간격을 유지합니다.
  • 높은 전기장을 가질 수 있으므로 날카로운 곡 또는 가장자리를 사용하지 마십시오.
  • 회로 기판의 가장 안쪽 레이어에서 고전압 트레이스를 실행하지 마십시오.
• 다각형 평면

모든 고전압 PCB의 폴리곤 플레인 클리어런스는 안전한 수준으로 높여야 하며 특정 기판 영역도 높여야 합니다. 폴리곤이 트레이스 근처에 쏟아져 보드의 가장자리 연결을 향해 600V를 보내는 것을 보는 것이 일반적이지만 항상 그런 것은 아닙니다.

다층 PCB의 내부 평면은 합선을 방지하기 위해 적절한 전압과 서로 거리를 유지해야 합니다.

• 레이어 내의 레이어

중간 전압은 다층을 만들기 위해 모든 수준에서 사용할 수 있습니다. 가장 중요한 것은 다양한 레이어 사이의 빈 공간을 얼마나 잘 채우는가입니다. 프리프레그는 충전 매체의 무결성을 보장하기 위해 최소 005인치의 층 분리 두께가 필요합니다. 보이드 또는 포켓이 있는 경우 유전 값이 크게 감소합니다.

기존의 다층 프리프레그 FR4는 고압 또는 고압 작업에 적합하지 않습니다. 재료의 내부 구조가 균일하지 않아 너무 빨리 분해됩니다. 미세 공극으로 인해 유전율이 감소합니다.

고려해야 할 EMI 요소

고전압 PCB 생성할 수 있는 주파수의 넓은 범위로 인해 유명합니다. 대부분의 경우 루프 영역을 짧게 유지하고 접지면을 최대한 많이 재봉하는 것이 가장 효과적인 방법입니다. 금속 시트를 사용하여 고전압 부품을 절연할 수도 있습니다.

• 고주파 변압기

변압기가 있는 스위치 모드 회로는 대부분의 고전압 기판에서 고전압을 생성하는 데 거의 일반적으로 사용됩니다. 이러한 상황에서는 변압기의 코어 절연 수준을 준수해야 합니다. 접지면은 PCB 레이아웃과 관련하여 주 측과 보조 측 사이에서 분할하는 것이 바람직합니다. XNUMX차 측과 XNUMX차 측 사이에 보드의 컷아웃이 있는 상당한 격리 간격이 있어야 합니다.

• MOSFET/트랜지스터/스위치

대부분의 경우 고전압 장치는 피치 간 고전압을 견딜 수 있도록 올바른 패키지로 제공됩니다.

전압이 다소 높을 것이라는 것을 알고 있다면 가장 큰 핀 피치를 가진 장치를 선택하는 것이 여전히 현명합니다. 공간 제한이 없는 경우 TO-247 대신 TO-220 장치를 선택하는 경우가 자주 있습니다. 유사한 예가 SMD 장치에도 적용될 수 있습니다.

• 수동 부품

수동 부품을 선택할 때 부품 크기는 견딜 수 있는 전압에 직접적으로 의존하므로 매우 중요합니다. 따라서 설계에서 SMD 저항 사이에 300V가 있다고 가정해 보겠습니다. 그런 다음 1206보다 0402과 같은 패키지를 선택하는 것이 훨씬 바람직할 것입니다. 이러한 구성 요소를 가로지르는 전압 스트레스를 완화하기 위해 여러 구성 요소를 직렬로 배치해야 하는 경우가 있습니다.

• 격리용 컷아웃 및 슬롯

고전압 보드의 고전압 부품 근처에는 컷아웃 또는 절연 구멍이 있어야 합니다. 이러한 구멍과 보드 컷아웃은 충전기 및 전원 공급 장치와 같은 소비재의 다양한 안전 요구 사항에 따라 필요합니다.

습도가 높은 위치 및 오염 가능성이 있는 상황은 이러한 품질의 이점을 얻을 수 있습니다. 보드의 기계적 레이어는 대부분의 절연 슬롯과 컷아웃이 위치할 위치입니다.

고전압 PCB 개발용 소재

표준 FR-4의 낮은 절연 강도는 고전압 회로 기판에 사용하기에 적합하지 않습니다. 비용이 문제가 되지 않는 경우에는 더 높은 절연 강도가 바람직합니다. 고전압 정격 재료의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

• 비티에폭시
  • 폴리이 미드
  • 섬
• 보드 마무리

고전압 PCB 마무리는 종종 간과되지만 매우 중요한 고려 사항입니다. 패드의 표면 품질과 눈에 보이는 흔적이 주요 고려 사항입니다. 최종 보드는 전체 표면에 불규칙성이 없어야 합니다.

고전압 패드의 뾰족한 부분이나 기타 결함은 너무 강한 전기장을 생성하여 아크를 유발할 수 있습니다.

고전압 PCB 설계 시 기본 주의사항

몇 가지 예방 조치를 취하면 고전압 인쇄 회로 기판과 관련된 심각한 결과를 피할 수 있습니다. 다음은 위에서 언급한 모든 정보의 핵심입니다.

• 라우팅

디자인 할 때 고전압 PCB, 검증된 라우팅 방법을 고수하는 것이 중요합니다. 회로를 설계할 때는 전압차가 큰 도체 사이에 약간의 공간을 두는 것이 가장 좋습니다. 높은 전기장 집중 때문에 날카로운 모서리를 피하는 것이 좋습니다. 보드의 내부 레이어에서 고전압 트레이스를 실행하는 것도 절대 금물입니다.

• 레이어 안의 레이어

각 층에 중간 전압이 있는 다층 PCB도 필수적입니다. 레이어 사이의 간격을 채울 때주의를 기울여야합니다. PCB 설계에서는 전체 균형을 유지하기 위해 각 레이어의 분리 두께가 005인치여야 합니다. 고전압 PCB의 구멍이나 불필요한 틈은 유전 값에 영향을 미칩니다.

• 기하학적 다각형

다각형 평면 클리어런스도 모든면에서 안전하게 증가해야합니다. 높은 전압 PCB에스. 다층 PCB의 내부 평면은 적절하게 분리되어야 하며 높은 전압을 가져야 합니다. 따라서 전기는 회로 기판 전체에 중단 없이 흐를 수 있습니다.

• 지역

다양한 전자기 교란을 방출하는 고전압의 PCB에 대해 들어본 적이 있을 것입니다. 접지면에 제한된 루프 영역이 있는 경우 방해를 줄일 수 있습니다.

고전압 PCB 설계: 연면 거리 및 공간 거리를 제어하는 ​​이유는 무엇입니까?

모든 PCB를 고전압 PCB와 동일한 간격으로 설계할 필요는 없습니다. 제품이 30VAC 또는 60VDC 이상의 전압으로 작동하는 경우 PCB 설계 간격을 심각하게 고려하는 것이 좋습니다. 고밀도 PCB, 특히 고전압 회로 기판을 설계하는 경우 고밀도로 인해 간격이 더 복잡해지기 때문에 더 주의해야 합니다.

고전압 PCB의 설계에서 PCB 구성 요소의 전압은 인접한 전도성 구성 요소가 아크를 생성하기 쉽고 아크가 발생하면 안전에 심각한 숨겨진 위험을 가져오기 때문에 적절한 간격이 매우 중요합니다. 제품과 사용자. 아크 벨트의 발생과 올 위험을 줄이려면 고전압 PCB를 설계할 때 간격에 중점을 두어야 하며 간격이 적절한지 여부는 주로 클리어런스 및 연면 거리를 포함합니다.

클리어런스 거리는 무엇입니까?

갭 전압은 전기 제품의 전위차가있는 인접한 두 도체 사이의 공기를 통한 최단 거리, 즉 인접한 두 도체 또는 하나의 도체와 인접한 모터 케이싱 표면 사이의 공기를 따라 측정 한 최단 거리를 나타냅니다. PCB의 인접한 구성 요소 사이의 간격이 너무 작은 경우 지정된 전압을 초과하면 PCB의 인접한 전도성 구성 요소 사이에 아크가 발생할 수 있습니다.

그러나 PCB 재질, 전압 및 환경에 따라 달라지는 클리어런스에 대한 표준 거리는 없습니다. 그 중에서도 환경의 영향이 매우 큽니다. 예를 들어 습도로 인해 공기 파괴 전압이 변하여 아크가 발생하기 쉽습니다. 먼지는 또 다른 요인이며 PCB 상단에 쌓이는 먼지는 도체 사이의 거리를 줄여 아크를 생성할 수 있습니다.

아크는 제품과 사용자 안전을 위험에 빠뜨릴 수 있으므로 PCB 간격은 고전압 PCB를 설계할 때 고려해야 할 핵심 매개변수입니다.

크리피지 경로란 무엇입니까?

공간 거리와 유사하게 연면 거리는 대기 중 거리 대신 PCB의 도체 사이의 절연 재료 표면을 따라 최단 거리를 측정하는 데 사용됩니다. PCB 재료 및 환경도 연면 거리에 영향을 미치며 공간 거리와 유사하게 습기와 먼지가 연면 거리를 줄일 수 있습니다.

고전압 고밀도 PCB를 설계할 때 연면 거리를 충족하기 위해 PCB의 트랙을 변경하는 것이 우선 순위가 아니기 때문에 연면 거리를 완전히 충족시키는 것이 쉽지 않을 수 있습니다. 우리는 일반적으로 트랙 사이와 같이 디자인에서 표면 거리 또는 기타 트릭을 늘릴 수 있습니다. 슬롯이나 수직 절연 장벽을 추가하면 PCB의 트랙 레이아웃을 변경하지 않고도 연면 거리를 효과적으로 늘릴 수 있습니다.

고전압 PCB를 설계할 때 간격 및 재료를 결정하는 방법

고전압 PCB 설계에는 다양한 요소가 있으므로 고전압 PCB를 설계할 때 소스에서 잠재적인 안전 위험을 제거하는 것이 가장 좋습니다. 다음과 같은 몇 가지 표준 지침을 참조할 수 있습니다.
IPC-2221은 PCB 설계 공간 및 연면 거리 안내에 대한 일반 표준입니다.
IEC-60950-1. IEC 버전은 AC 주전원 또는 배터리 전원이 있는 모든 IT 제품에 대한 표준입니다.

자주 하는 질문

PCB와 관련하여 고전압을 구성하는 것은 무엇입니까?

비공식적으로 100V 이상의 PCB는 정해진 수치는 없지만 고전압으로 간주됩니다.

PCB가 견딜 수 있는 최대 전압은 얼마입니까?

모든 인쇄 회로 재료는 최대 1000볼트를 견딜 수 있으므로 저전압 인쇄 회로를 설계 및 제조할 때 재료는 그다지 중요하지 않습니다.

PCB 비아는 얼마나 많은 전류를 전달할 수 있습니까?

0.35mm 드릴을 사용하면 2암페어의 전기를 안전하게 전송할 수 있습니다. 솔더로 채우는 것도 저항을 줄일 수 있습니다.

PCB 트레이스가 얼마나 뜨거워질 수 있습니까?

시간이 지남에 따라 PCB가 변색되고 약해지는 것을 방지하기 위해 20-30°C의 온도 범위를 허용하는 것이 더 일반적인 관행입니다. 내부 온도가 섭씨 105도를 초과하면 UL 인증이 어려울 수 있습니다.

결론

의 기획 및 제조 고전압 PCB 높은 정확도가 필요합니다. 고압력 지침에 대한 모든 규정과 기본 관행을 따르면 오래 지속되는 보드를 쉽게 얻을 수 있습니다.

또한, 선택 신뢰할 수 있는 PCB 제조업체 고전압 장치의 경우 매우 중요합니다. 따라서 품질이 낮은 디자인이나 재질로 인해 사고의 가능성이 많이 증가합니다.