防浪涌時，保護電路PCB布局布線有哪些要點？

來源：EMC容冠電磁更新時間：2024-07-21 閱讀：

01 注意PCB布線中設計浪涌電流的大小

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

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

02 注意浪涌端口元器件布局時應有的安全間距

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

關于正常工作電壓設計時的安全間距我們可以參考UL60950的相關規(guī)范。另外我們以UL在UL796標準中規(guī)定了印制線路板耐壓的測試標準是40V/mil或1.6KV/mm。這一數(shù)據(jù)指導在PCB導線之間設置能夠承受Hipot的耐壓試驗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體應該要滿足1740Vrms的耐壓試驗,而1740Vrms的峰值應該是1740X1.414=2460V。根據(jù)40V/mil的設置標準, 可以計算出PCB兩導體之間的間距應該不小于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，和保護器件的特性來增加安全間距，以1.6mm的間距計算，其最大截止的爬電電壓為2460V，如果我們浪涌的電壓高達6KV，甚至是12KV ，那么這個安全間距是否增加要取決于浪涌過壓保護器件的特性，這也是我們工程師經(jīng)常在實驗遇到浪涌爬電時巨大的響聲。

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

03 注意PCB中過壓防護器件的位置

防護器件的位置主要設置在被保護端口的前端位置，特別是該端口具有多個分支或者回路的時候，如果設置旁路或者是靠后的位置，其保護的效果性能將大大減小。現(xiàn)實中我們有時候因為位置不夠，或者為了布局的美觀性，這些問題時常被遺忘。