注意PCB布線中設(shè)計(jì)浪涌電流的大小

一、注意PCB布線中設(shè)計(jì)浪涌電流的大小

在測(cè)試的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)碰到原先設(shè)計(jì)的 PCB 無法滿足浪涌的需求。一般工程師設(shè)計(jì)的時(shí)候，只考慮到了系統(tǒng)功能性的設(shè)計(jì)，比如系統(tǒng)實(shí)際工作時(shí)只需承載1A 的電流，設(shè)計(jì)時(shí)就按這個(gè)去設(shè)計(jì)，但有可能系統(tǒng)需要的浪涌設(shè)計(jì)，瞬態(tài)浪涌電流要達(dá)到3KA（1.2/50us&8/20us）,那么現(xiàn)在我按1A的實(shí)際工作電流去設(shè)計(jì)的話，是否可以達(dá)到上述瞬態(tài)浪涌的能力了?實(shí)際有經(jīng)驗(yàn)的工程是告訴我們這是不可能的，那么怎么辦才好？下面有一個(gè)計(jì)算的方式可以作為PCB布線承載瞬間電流的一個(gè)依據(jù)：

例如：0.36mm寬度的1oz銅箔，厚度35um的線條中一個(gè)40us矩形電流浪涌，最大浪涌電流約為580A。如果要做一個(gè)5KA(8/20us) 的防護(hù)設(shè)計(jì)，那么前端的PCB 布線的合理應(yīng)該是2 oz銅箔0.9mm寬度.安全器件可以將寬度適當(dāng)放寬。

二、注意浪涌端口元器件布局時(shí)應(yīng)有的安全間距

浪涌端口的設(shè)計(jì)除了我們要按正常的工作電壓設(shè)計(jì)的安全間距外，我們還要考慮瞬態(tài)浪涌的安全間距。

關(guān)于正常工作電壓設(shè)計(jì)時(shí)的安全間距我們可以參考UL60950的相關(guān)規(guī)范。另外我們以UL在UL796標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了印制線路板耐壓的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是40V/mil或1.6KV/mm。這一數(shù)據(jù)指導(dǎo)在PCB導(dǎo)線之間設(shè)置能夠承受Hipot的耐壓試驗(yàn)的安全間距非常有用。

舉例,根據(jù)60950-1表5B的規(guī)定,500V的工作電壓之間的導(dǎo)體應(yīng)該要滿足1740Vrms的耐壓試驗(yàn),而1740Vrms的峰值應(yīng)該是1740X1.414=2460V。根據(jù)40V/mil的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn), 可以計(jì)算出PCB兩導(dǎo)體之間的間距應(yīng)該不小于2460/40=62mil或1.6mm。

而浪涌除了上面正常的注意事外，還要注意施加浪涌的大小，和保護(hù)器件的特性來增加安全間距，以1.6mm的間距計(jì)算，其最大截止的爬電電壓為2460V，如果我們浪涌的電壓高達(dá)6KV，甚至是12KV ，那么這個(gè)安全間距是否增加要取決于浪涌過壓保護(hù)器件的特性，這也是我們工程師經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)遇到浪涌爬電時(shí)巨大的響聲。

以陶瓷放電管為例，在要求1740V的耐壓時(shí)，我們選擇的器件應(yīng)該是2200V的，而它在上述浪涌的情況下，其放電的尖峰電壓高達(dá)4500V，此時(shí)按照上面的計(jì)算方式，我們的安全間距是：4500/1600*1mm=2.8125mm.

三、注意PCB中過壓防護(hù)器件的位置

防護(hù)器件的位置主要設(shè)置在被保護(hù)端口的前端位置，特別是該端口具有多個(gè)分支或者回路的時(shí)候，如果設(shè)置旁路或者是靠后的位置，其保護(hù)的效果性能將大大減小。現(xiàn)實(shí)中我們有時(shí)候因?yàn)槲恢貌粔?，或者為了布局的美觀性，這些問題時(shí)常被遺忘。

四、注意大電流回流路徑

大電流回流路徑一定要靠近電源地或者是外殼的大地，路徑越長(zhǎng)，回流阻抗越大，瞬態(tài)電流引起的地電平升高的幅度就越大，這個(gè)電壓對(duì)諸多芯片的影響是極大的，同時(shí)也是系統(tǒng)復(fù)位、鎖死的真兇。

審核編輯 ：李倩