我曾經(jīng)認為高壓應用僅用于電力工程。由于我不想在發(fā)電廠或變電站工作，所以我不必學習高壓PCB設計考慮因素。唉，我對太空應用的興趣證明我錯了，迫使我面對我的懶惰。事實證明，高壓應用幾乎出現(xiàn)在所有行業(yè)中，從制造業(yè)和發(fā)電廠到醫(yī)療和航空航天。

設計高壓PCB設計時需要在設計和制造的各個層面上提供大量細節(jié)。 。電路板將受到惡劣的操作條件的影響，并且對材料的使用壽命會更加敏感。如果您正在接受挑戰(zhàn)，那么在開始電路板布局之前需要考慮一些設計因素。

考慮您的工作頻率

操作您的產(chǎn)品頻率會影響高壓設計，因為ESD和噪聲管理會影響電路板。這是因為高頻電壓將處于較低的電壓，需要在這些信號線周圍產(chǎn)生更嚴格的間距。

在頻譜的另一端，低壓DC也需要特別考慮。在某些環(huán)境條件下，DC差分會導致蝕刻和電化學遷移。雖然兩者都不合乎需要，但電化學遷移在高壓設計中對性能和壽命的風險更大。這是因為導體焊盤或跡線將“生長”精細的導電細絲，有時稱為晶須，最終會在電位之間產(chǎn)生短路。至少，它們會產(chǎn)生更有可能產(chǎn)生電弧的點，并減少電路板上的有效爬電距離和間隙距離。

電化學遷移最多的是錫和銀，但即使銅也偶爾產(chǎn)生那些細小的破壞細絲。為盡量降低風險，請勿在印刷電路板上使用純錫或銀作為飾面。如果你正在使用錫，建議使用低鉛含量，因為它會大大增加“生長”導電絲的難度。

許多金屬都會長出胡須。錫須往往具有更“分形”的外觀。

降低組件的負面價值

在設計高壓力環(huán)境時，元件公差將“降低”。這意味著您可以降低元件或材料的電流，電壓或溫度的功能最大值，從而提高產(chǎn)品的使用壽命。通常，它只是通過采用制造商評級的百分比來計算。百分比通常由MIL-STD或客戶確定的其他規(guī)格以及產(chǎn)品的操作環(huán)境指定。

在許多情況下，材料會降低到預期會遇到的平均參數(shù)值，從而降低了要求，降低了生產(chǎn)成本。然而，高壓設計中的風險來自過電壓事件，這些事件會在電路板上產(chǎn)生電弧或電暈。您應該降低到最大電壓而不是平均值，以提高產(chǎn)品在過電壓事件期間的生存能力。

選擇您的組件

降額后，您可能會發(fā)現(xiàn)您選擇的某些初始組件對于您的產(chǎn)品的操作環(huán)境不可行。即使它們全部通過，您也應該再次審查每個部分。高壓環(huán)境會導致電路板上的電場發(fā)生很大的變化，但它也會在單個元件內產(chǎn)生場應力。為了確保每個組件的可靠性，Sierra Proto Express建議您的最小裕度為1.5：1，可能高達2：1。

在某些情況下，電壓的變化不僅會損壞元件但也會使它們成為整個電路板放電的弧點。應仔細考慮元件封裝，因為外殼和邊緣可能具有足夠銳角以集中電場。任何緊固件，夾子和連接器都是如此。一切都應該具有最大可能的半徑來分布電場并避免在電路板上產(chǎn)生過弧現(xiàn)場。

<小>外殼和焊點可以將電場集中在PCB上并增加過電弧的風險。

為高壓應用設計PCB是一項特別具有挑戰(zhàn)性的任務。然而，這些應用非常普遍，以至于很難避免在高壓設計上工作。幸運的是，有很棒的PCB設計軟件，如AltiumDesigner?，可以幫助您管理設計規(guī)則并使您的電路板正確。