设计高压PCB应注意哪些事项？

我曾经认为高压应用仅用于电力工程。由于我不想在发电厂或变电站工作，所以我不必学习高压PCB设计考虑因素。唉，我对太空应用的兴趣证明我错了，迫使我面对我的懒惰。事实证明，高压应用几乎出现在所有行业中，从制造业和发电厂到医疗和航空航天。

设计高压PCB设计时需要在设计和制造的各个层面上提供大量细节。 。电路板将受到恶劣的操作条件的影响，并且对材料的使用寿命会更加敏感。如果您正在接受挑战，那么在开始电路板布局之前需要考虑一些设计因素。

考虑您的工作频率

操作您的产品频率会影响高压设计，因为ESD和噪声管理会影响电路板。这是因为高频电压将处于较低的电压，需要在这些信号线周围产生更严格的间距。

在频谱的另一端，低压DC也需要特别考虑。在某些环境条件下，DC差分会导致蚀刻和电化学迁移。虽然两者都不合乎需要，但电化学迁移在高压设计中对性能和寿命的风险更大。这是因为导体焊盘或迹线将“生长”精细的导电细丝，有时称为晶须，最终会在电位之间产生短路。至少，它们会产生更有可能产生电弧的点，并减少电路板上的有效爬电距离和间隙距离。

电化学迁移最多的是锡和银，但即使铜也偶尔产生那些细小的破坏细丝。为尽量降低风险，请勿在印刷电路板上使用纯锡或银作为饰面。如果你正在使用锡，建议使用低铅含量，因为它会大大增加“生长”导电丝的难度。

许多金属都会长出胡须。锡须往往具有更“分形”的外观。

降低组件的负面价值

在设计高压力环境时，元件公差将“降低”。这意味着您可以降低元件或材料的电流，电压或温度的功能最大值，从而提高产品的使用寿命。通常，它只是通过采用制造商评级的百分比来计算。百分比通常由MIL-STD或客户确定的其他规格以及产品的操作环境指定。

在许多情况下，材料会降低到预期会遇到的平均参数值，从而降低了要求，降低了生产成本。然而，高压设计中的风险来自过电压事件，这些事件会在电路板上产生电弧或电晕。您应该降低到最大电压而不是平均值，以提高产品在过电压事件期间的生存能力。

选择您的组件

降额后，您可能会发现您选择的某些初始组件对于您的产品的操作环境不可行。即使它们全部通过，您也应该再次审查每个部分。高压环境会导致电路板上的电场发生很大的变化，但它也会在单个元件内产生场应力。为了确保每个组件的可靠性，Sierra Proto Express建议您的最小裕度为1.5：1，可能高达2：1。

在某些情况下，电压的变化不仅会损坏元件但也会使它们成为整个电路板放电的弧点。应仔细考虑元件封装，因为外壳和边缘可能具有足够锐角以集中电场。任何紧固件，夹子和连接器都是如此。一切都应该具有最大可能的半径来分布电场并避免在电路板上产生过弧现场。

<小>外壳和焊点可以将电场集中在PCB上并增加过电弧的风险。

为高压应用设计PCB是一项特别具有挑战性的任务。然而，这些应用非常普遍，以至于很难避免在高压设计上工作。幸运的是，有很棒的PCB设计软件，如AltiumDesigner®，可以帮助您管理设计规则并使您的电路板正确。