การออกแบบ PCB แรงดันสูง

ฉันต้องการออกแบบ PCB 4 เลเยอร์ที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่อไปนี้ GND, 5V, 3.3V และ 80V ในวงจรมีมอสเฟตบางตัวซึ่งขับด้วย 3.3V และสวิทช์ MOSFET 80V (กระแสที่ต้องการคือระดับ uA ที่ต่ำมาก) ซึ่งทำให้ภาพรวมบน pcb มีสัญญาณ 80V และ 3.3V ใกล้กัน (ในบางสถานที่น้อยกว่า 20 mils)

สำหรับการป้องกันฉันเก็บ 80V ที่ชั้นล่าง และระดับแรงดันไฟฟ้าและสัญญาณอื่น ๆ อยู่ที่ชั้นบนสุดและชั้นที่สอง และฉันเก็บชั้นที่สามไว้โดยสมบูรณ์

ฉันพยายามแสดงการออกแบบด้วยภาพอย่างง่ายด้านล่าง

ตอนนี้ฉันกังวลเกี่ยวกับแรงดันพังทลายที่ DC ใน PCB ของฉัน สำหรับวงจรที่ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำต่างกันฉันก็ไม่ค่อยมีประสบการณ์ ฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับโครงสร้างของฉันไม่ว่าจะปลอดภัยหรือไม่ มีบทความหรือแหล่งข้อมูลใดบ้างที่ฉันสามารถหาข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับปัญหานี้ได้ คุณมีคำแนะนำสำหรับการออกแบบ PCB หรือไม่? หากไม่มีข้อมูลที่จำเป็นสำหรับคำถามกรุณาถาม

การกวาดล้างไฟฟ้าแรงสูงเป็นเรื่องที่ซับซ้อน มีปัจจัยและมาตรฐานมากเกินไปที่ต้องพิจารณา

ในกรณีของคุณฉันจะทำตาม IPC-2221A "มาตรฐานทั่วไปบนบอร์ดวงจรพิมพ์" ตามตารางที่ 6-1 "ระยะห่างตัวนำไฟฟ้า" สำหรับความแตกต่าง 80V ระหว่างตัวนำเรา:

เลเยอร์ภายใน -> 0.1 มม. (3.9 ไมล์)

เลเยอร์ภายนอกไม่เคลือบผิว -> 0.6 มม. (24 ไมล์)

ชั้นภายนอกเคลือบ -> 0.13 มม. (5 ไมล์)

IPC-2221A เป็นมาตรฐานที่เป็นกรรมสิทธิ์และฉันไม่สามารถทำซ้ำตารางทั้งหมดได้ที่นี่

ตัวเลขเหล่านี้ไม่ได้บังคับพวกเขาเพียงระบุระยะห่างขั้นต่ำ ฉันจะใช้ตัวเลขที่ใหญ่กว่า

หมายเหตุดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้จุดจบพลังงานสูง พวกเขาควรเก็บกวาดล้างในด้าน "แรงดันต่ำ"

กองซ้อนดูเหมือนว่าฉันจะค่อนข้างสมเหตุสมผล แต่โปรดคำนึงถึงหมุดในส่วนประกอบ THT กำลังแรงสูงด้วย พวกเขาควรเก็บกวาดล้าง

การแยก 20 mils ระหว่าง 80V และสัญญาณแรงดันต่ำอื่น ๆ หรือ GND นั้นไม่เพียงพอสำหรับการกวาดล้าง ฉันเพิ่งเสร็จสิ้นงานออกแบบ PCB ที่มีรางไฟ 84V ฉันต้องแน่ใจว่าช่องว่างระหว่างสัญญาณสุทธิ 84V และสัญญาณอื่น ๆ นั้นมีค่ามากกว่า 47mils และยิ่งมากกว่านั้น ฉันสามารถอ้างถึงข้อมูลสนับสนุนบางส่วนเกี่ยวกับจำนวนการกวาดล้างนี้ แต่ไม่สามารถเข้าถึงข้อมูลนี้ได้ในขณะนี้ (ฉันจะกลับมาและอัปเดตในวันพรุ่งนี้)

ในกรณีของฉันฉันยังได้ดำเนินการเพื่อวางเลเยอร์ 84V และเชื่อมต่อการติดตามในชั้นภายใน เหตุผลในการทำเช่นนี้เป็นเพราะหน้ากากประสานค่อนข้างบางและสามารถมีรอยขีดข่วนได้ง่ายและเปิดเผยแรงดันสูงในชั้นนอกกับกางเกงขาสั้นที่มีศักยภาพ ฉันยังต้องกังวลอีกเล็กน้อยเกี่ยวกับเรื่องนี้เพราะราง 84V ในการออกแบบนี้ต้องรองรับ AMPS เมื่อเทียบกับ uA

แก้ไข

นี่คือข้อมูลที่ฉันสัญญาไว้เกี่ยวกับแนวทางการกวาดล้าง PCB ในหน้านั้นเป็นเครื่องคิดเลขขนาดเล็กที่ลื่นไหลซึ่งช่วยในเรื่องของการฝึกปรือที่แนะนำ

แรงดันพังทลายของ FR4 มากกว่า 300V / mil Creepage (การกวาดล้างพื้นผิว) อาจมีความกังวลมากกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งหาก PCB อาจอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่ดี (ฝุ่น + ความชื้นตัวอย่างเช่นหรือรา)

ถ้าเป็นไปได้ใส่ตัวนำ "การ์ดป้องกัน" ที่มีสายดินระหว่าง 80V traces และ 3.3V traces หากพวกมันต้องอยู่ติดกับพื้นผิวและพยายาม จำกัด กระแสในสาย 80V ก่อนที่จะมีร่องรอยที่ใกล้ชิดหรือช่องว่างทองแดงกับทองแดงที่แน่นหนา .

มีไพรเมอร์ที่ดีเป็นที่นี่ในกลางแรงดันไฟฟ้าและแรงดันสูงออกแบบ PCB (แม้ว่าใบสมัครของคุณดีในแรงดันต่ำช่วงดังนั้นจึงไม่ได้บังคับโดยตรง) เห็นได้ชัดว่าคุณสามารถลืมโคโรนาได้