优化的高压PCB设计以防止电弧

作为工程师，我们对科学方法并不陌生。然而，调度要求有时可能导致寻求解决方案，即使这意味着要超越该方法的步骤。尽管这可能是合宜的，并且实际上在某些情况下可行，但是最好的方法通常是最彻底的方法。正如建立有效的PCB开发流程取决于与合同制造商（CM）的关系，对高电压电弧具有弹性的建筑板要求您采用能够提供最佳解决方案的方法。让我们看看如何使用系统科学方法来优化高压PCB设计以防止电弧。

科学方法在电弧预防中的应用

有一些电气系统利用了这样一个事实，即物理上分开放置的带相反电荷的导体会通过将它们分开的绝缘材料产生电弧。使用火花塞，节流塞和电话高压保护电路的电动机是其中空气或气体为绝缘介质的常见示例。早期的电路板还使用了火花隙变送器和其他类似设备。但是，如今，除了偶尔使用廉价且不复杂的过压保护外，电弧放电在PCBA上是不希望出现的危险现象。

当电路板上的导电元件感应或产生意想不到的高压，并且足够接近的导体带相反或明显较低的电荷时，就会在电路板上产生电弧。组件，焊盘，走线或连接器都可以用作电弧的发送或接收点。通常在高压下工作或处理高压的电路板，例如用于工业生产环境，最有可能出现电弧。结果可能从绝缘击穿或表面跟踪以及更大的敏感性到未来的电弧放电，电路板，组件或走线的燃烧甚至火灾。

要防止工业PCBA上产生高压电弧，您需要 工业PCB生产设计 并与能够满足制造要求的CM合作 质量 和 可靠性必要的水平。这应该包括建立一种解决高压电弧的潜力的可靠方法，例如下面列出的过程。

预防电弧的科学方法

1.定义问题

在这种情况下，该问题是已知的。那是板上不必要的电弧。

2.定义要研究的参数

要研究的基本参数是：

a.高压电弧跟踪率（HVTR） 是在存在高电压时会形成的表面电弧或走线的长度。

B.高电压，低电流的抗干电弧性能是指未受污染的干燥表面在越来越多的极端条件下可以抵抗跟踪的时间。

C.比较跟踪指数（CTI），这是湿的（受污染的水）材料表面可以承受的最大电压，而不会出现表面走线。

3.建立评估参数的指标

幸运的是，以上每个参数的指标或性能级别类别均由美国保险商实验室（Underwriter's Laboratory）在 UL 746-A。

4.定义测试方案

提供了针对2A，2B和2C中给出的参数的标准测试，并在以下内容中进行了定义：

A. HVTR在UL 746A。

B.高压，低电流电弧电阻ASTM D-495。

C. CTI在ASTM D-3638。

5.执行测试

通常，CM不执行上面列出的测试。但是，包括UL在内的许多公司都在这样做。

6.分析结果

电路板的测试结果应根据环境和暴露于高电压的风险来制定防止电弧预防的策略。

7.提出解决方案

有了测试结果和分析，您可以设计出针对您的设计和应用的解决方案，如下所述。

预防电弧的最佳高压PCB设计

如上所示，遵循科学方法将为您提供三个重要电弧跟踪参数的PCL：HVTR，高压，低电流电弧电阻和CTI。这些信息以及对电路板部署环境的理解，将使您能够通过必要时合并以下内容，从而最佳地设计电路板，以防止产生电弧。

l 选择耐电弧材料

重要的是要 选择板材 最适合承受高压以抵抗电路板绝缘击穿的设备。

l 最大化导电元件之间的间距

导体之间的距离越近，它们之间的表面走线就越容易建立。但是，这必须与布局限制相平衡。PCB走线宽度和间距。

l 涂保形涂料

保形涂料用于保护您的电路板免受外部污染；但是，它的成分是电介质，可为您的PCBA表面增加绝缘。

l 利用屏蔽

屏蔽不仅有助于最大程度地降低EMI，而且是实现这一目标的主要方面 电磁兼容在电路板的安装环境中；它还可以帮助将可能是板上电弧源的高压与其他导体隔离开来。