Il miglior pacchetto software per la progettazione di PCB ad alta tensione

Zachariah Peterson
|  Creato: January 22, 2021

Di tutte le diverse schede che un progettista può creare, un progetto di PCB ad alta tensione può essere complicato e richiede un'attenzione particolare alla sicurezza. Se non disposte correttamente, queste schede possono rappresentare un rischio per la sicurezza o possono non funzionare alla prima accensione, lasciando al progettista tempo e fatica sprecati. Nel migliore dei casi, la scheda funzionerà in modo affidabile per un lungo periodo di tempo grazie a pratiche di layout corrette.

Quando pianifichi il tuo prossimo progetto PCB ad alta tensione, assicurati di utilizzare i migliori strumenti di progettazione per il lavoro. Qualsiasi programma di layout del circuito stampato ti consentirà di disporre i componenti e instradare le tracce attorno a una scheda, ma solo Altium Designer controlla il layout del PCB rispetto alle regole di progettazione del PCB ad alta tensione mentre viene creato. Abbiamo compilato tutto ciò che devi sapere sulla progettazione di PCB ad alta tensione di successo in modo che tu possa essere sicuro e di successo.

ALTIUM DESIGNER

L'unico pacchetto di progettazione di PCB ad alta tensione costruito su un motore di progettazione basato su regole.

La progettazione di PCB ad alta tensione può essere complessa come qualsiasi progettazione digitale ad alta velocità. Le schede per sistemi ad alta tensione possono essere limitate di spazio e comportano importanti requisiti di sicurezza. Devono inoltre essere altamente affidabili per garantire una lunga durata quando funzionano ad alta tensione e corrente. Con così tante esigenze di progettazione su PCB ad alta tensione, gli ingegneri di layout necessitano di un set completo di strumenti di progettazione per aiutarli a soddisfare tutti i vincoli di progettazione.

Considerazioni nella progettazione di PCB adstampato ad

alta tensione Le schede a circuitoalta tensione sono normalmente utilizzate nei sistemi di alimentazione, come nella generazione, conversione o distribuzione di energia. Queste attività possono comportare una gamma di tensioni e il PCB per questa apparecchiatura deve supportare contemporaneamente una gamma di livelli di potenza. Di seguito sono riportati alcuni dei punti che devono essere determinati prima di avviare qualsiasi layout PCB ad alta tensione:

  • Livello di tensione massimo: il livello di tensione massimo nella scheda determinerà gli standard di sicurezza pertinenti che devono essere rispettati e la distanza tra i conduttori nel PCB disposizione.
  • Alimentazione CA vs CC: i sistemi di alimentazione CC sono più pericolosi dei sistemi CA ad alta tensione. Tuttavia, i sistemi CA ad alta potenza possono ancora richiedere l'isolamento per proteggere l'utente da correnti pericolose.
  • Topologia di potenza: la topologia di un sistema di alimentazione determina anche la sicurezza, così come i componenti utilizzati per costruire circuiti per il sistema. Topologie diverse avranno le proprie regole di progettazione e layout per garantire un'alimentazione stabile e impedire che il rumore raggiunga i circuiti a valle.
  • Temperatura di esercizio: la temperatura di esercizio sarà un fattore determinante per l'affidabilità e dipenderà dalla potenza dissipata nei conduttori e nei componenti del sistema. Per i componenti resistivi e il PDN nel PCB, una certa caduta di potenza è inevitabile e porterà ad un aumento della temperatura nel sistema.

L'industria elettronica ha affrontato questi aspetti della progettazione ad alta tensione e molti altri creando standard di settore. Questi standard hanno lo scopo di garantire l'affidabilità e la sicurezza dei prodotti di alimentazione ad alta tensione.

Standard di settore sulla progettazione di PCB ad alta tensione

Alcuni degli standard di settore importanti su schede di circuiti ad alta tensione sono IPC 2221, IPC 2152 e IEC 60950-1 (ora fusi con IEC 60065-1 nel nuovo standard IEC 62368-1). Quando si dispone del miglior set di strumenti di progettazione PCB, i requisiti di questi importanti standard di progettazione possono essere codificati nel progetto PCB come regole di progettazione. Ciò consente di progettare al livello di affidabilità e sicurezza richiesto nei progetti di PCB ad alta tensione.

alternativodispersione e distanza del rame nella progettazione di PCB ad alta tensione) Progettazione di PCB ad

La distanza tra questi conduttori deve essere controllata attentamente per evitare scariche elettrostatiche durante il funzionamento.

alta tensione e alta corrente

I progetti di PCB ad alta tensione sono spesso progetti di PCB ad alta corrente tranne in alcuni casi dispari. Ad esempio, apparecchiature come alimentatori e regolatori ad alta potenza devono ricevere un'alta tensione e possono convertirla in una tensione moderata ad alta corrente. Pertanto, alcune sezioni del PCB potrebbero dover essere progettate per resistere al calore generato dalla corrente elevata.

Ci sono due compiti importanti nella progettazione ad alta corrente che aiutano a garantire l'affidabilità:

  • Dimensionamento della larghezza della traccia: le tracce in un PCB ad alta corrente devono essere sufficientemente larghe per prevenire l'aumento della temperatura elevata. Questi requisiti e un utile nomografo sono specificati negli standard IPC 2152.
  • Dissipazione del calore: quando il calore viene generato in un PCB ad alta corrente, il calore deve essere allontanato dai componenti per evitare che superino la loro temperatura nominale. Il calore generato in queste schede può essere rimosso con strati piani, ventole, dissipatori di calore o utilizzando un substrato ad alta conduttività termica con un alloggiamento in metallo.

Quando le regole di progettazione di PCB ad alta corrente vengono utilizzate con le distanze definite per i progetti di PCB ad alta tensione, un progettista può essere certo che la loro scheda sarà sicura e fornirà corrente elevata senza un aumento di temperatura eccessivo.

Gestione del calore nella progettazione di PCB ad alta tensione

Ventole, dissipatori di calore, materiali esotici e persino raffreddamento a liquido possono essere utilizzati per rimuovere il calore da un PCB ad alta tensione / alta corrente. Tuttavia, un progettista deve determinare il massimo aumento di temperatura che può tollerare nella scheda per garantire l'affidabilità. Una volta determinato, è possibile determinare la larghezza della traccia e altre misure di dissipazione del calore richieste. Una volta stabilite le regole di progettazione dell'alta tensione e dell'alta corrente per il circuito stampato, il miglior software di progettazione verificherà automaticamente il layout del PCB rispetto a queste regole.

alternativosimulazione PDN nella progettazione di PCB ad alta tensione

Le simulazioni PDN possono aiutarti a identificare le aree in cui la corrente è troppo alta.

Controllo delle regole di progettazione di PCB ad alta tensione nel layout del

PCB Le regole di progettazione di PCB ad alta tensione non sono lì per limitare la tua creatività, sono lì per garantire che la tua scheda sia sicura e funzionerà quando sarà viene avviato per la prima volta. Durante la creazione del layout PCB ad alta tensione, è necessario verificarlo rispetto agli strumenti di progettazione standard per garantire sicurezza e funzionalità.

In Altium Designer, puoi codificare tutti gli importanti requisiti di progettazione ad alta tensione di cui hai bisogno come regole e vincoli. Le funzionalità di layout in Altium Designer si basano su un motore DRC online, che controlla il layout rispetto alle regole di progettazione mentre lo crei. Ciò consente di individuare e prevenire gli errori nelle prime fasi del processo di progettazione e di prevenire l'entità di eventuali riprogettazioni che potrebbero essere necessarie per motivi di sicurezza.

Crea PCB per qualsiasi applicazione in Altium Designer

Il set completo di funzionalità di progettazione PCB in Altium Designer ti consente di fare molto di più che creare circuiti stampati ad alta tensione. È possibile progettare sistemi digitali ad alta velocità, sistemi analogici ad alta frequenza, layout di segnali misti e molto altro con un set completo di strumenti di layout e progettazione PCB basati su regole. Nessun'altra piattaforma di progettazione di circuiti stampati offre queste numerose funzionalità di progettazione di facile utilizzo.

alternativoviolazione delle regole di progettazione PCB in Altium Designer

È possibile individuare facilmente i problemi di integrità dell'alimentazione nella progettazione di PCB ad alta tensione con l'estensione PDN Analyzer in Altium Designer.

Il set completo di strumenti di progettazione in Altium Designer ti aiuta a stare tranquillo quando lavori al tuo prossimo progetto PCB ad alta tensione. Avrai un set completo di strumenti per assicurarti che la tua scheda ad alta tensione funzioni come desideri e sarà al sicuro una volta messa in funzione.

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Sull'Autore

Sull'Autore

Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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