Conception de PCB haute tension

Je veux concevoir un PCB à 4 couches avec les niveaux de tension suivants. GND, 5V, 3,3V et 80V. Dans le circuit, il y a des MOSFET qui sont entraînés par 3,3 V et un commutateur MOSFET 80 V (le courant requis est un niveau uA très bas). Ce qui fait que globalement sur le pcb, il y a des signaux 80V et 3,3V proches les uns des autres (A certains endroits moins de 20 mils).

Pour la protection, j'ai gardé 80V à la couche inférieure. Et les autres niveaux de tension et signaux sont sur la couche supérieure et la deuxième. Et je garde la troisième couche complètement rectifiée.

J'ai essayé de représenter le design avec l'image simple ci-dessous.

Maintenant, je m'inquiète de la tension de coupure CC quelque part dans mon PCB. Pour un tel circuit, où l'on utilise différentes tensions haute et basse, je n'ai pas beaucoup d'expérience. Je ne suis pas sûr de ma structure, si elle est suffisamment sûre? Y a-t-il un article ou une source où je peux trouver des informations utiles concernant ce problème. Avez-vous des conseils pour une telle conception de PCB? S'il y a un manque d'informations requises pour la question, veuillez demander.

Le dégagement à haute tension est un sujet complexe. Trop de facteurs et de normes à considérer.

Dans votre cas, je suivrais la norme IPC-2221A "Norme générique sur le circuit imprimé". Selon le tableau 6-1. "Espacement des conducteurs électriques" pour une différence de 80V entre les conducteurs, nous avons:

Couches internes -> 0,1 mm (3,9 mils)

Couches externes non revêtues -> 0,6 mm (24 mils)

Couches externes enduites -> 0,13 mm (5 mils)

IPC-2221A est une norme propriétaire et je ne peux pas reproduire le tableau complet ici.

Ces chiffres ne sont pas obligatoires, ils indiquent simplement un dégagement minimum. J'utiliserais de plus grands nombres.

Notez, comme cela a déjà été dit, les vias haute puissance. Ils doivent conserver le jeu du côté "basse tension".

L'empilement me semble assez raisonnable, mais gardez à l'esprit les broches des composants THT haute puissance. Ils doivent conserver le dégagement.

Une séparation de 20 mils entre le 80 V et d'autres signaux basse tension ou le GND n'est pas un espace suffisant. Je viens de faire un travail de conception de PCB avec un rail d'alimentation 84V. J'ai dû m'assurer que les dégagements entre n'importe quel réseau 84V et d'autres signaux dépassent 47mils et de préférence encore plus. Je peux me référer à certaines informations justificatives sur ce montant d'autorisation, mais je n'ai pas accès à ces informations pour le moment. (Je reviendrai et mettrai à jour demain).

Dans mon cas, j'ai également pris la décision de placer toutes les couches 84V et de tracer les connexions sur une couche intérieure. Le raisonnement pour cela était parce que le masque de soudure est assez mince et peut être facilement rayé et exposer la haute tension sur les couches extérieures à des courts-circuits potentiels. J'ai également dû m'inquiéter un peu plus à ce sujet car le rail 84V de cette conception doit prendre en charge AMPS par opposition à uA.

Éditer

Voici les informations que j'ai promises concernant les directives de dégagement des PCB. Sur cette page se trouve une petite calculatrice qui aide à éliminer les traces recommandées.

La tension de claquage de FR4 est supérieure à 300 V / mil. Le fluage (dégagements de surface) pourrait être plus préoccupant, surtout si le PCB peut être dans un mauvais environnement (poussière + humidité, par exemple, ou moisissure).

Si possible, placez des conducteurs «de garde» mis à la terre entre des traces de 80 V et des traces de 3,3 V s'ils doivent être adjacents sur une surface, et essayez de limiter le courant sur la ligne de 80 V avant d'avoir des traces rapprochées ou un autre jeu étroit de cuivre à cuivre .

Il y a une bonne introduction ici à la conception de PCB moyenne et haute tension (bien que votre application soit bien dans la gamme basse tension , elle n'est donc pas directement applicable). Vous pouvez évidemment oublier la couronne, par exemple.