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PCB

Calculateur d'espacement minimal des conducteurs

Déterminez le dégagement électrique minimum entre les conducteurs conformément au tableau 6.1 de la norme IPC-2221B en fonction de la tension et de l'état des conducteurs.

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Formule

dmin=Table6.1(V,cond)×h/3048d_{min} = \text{Table}_{6.1}(V, \text{cond}) \times \sqrt{h / 3048}
d_min— Minimum conductor spacing (mm)
V— Applied voltage (DC or peak AC) (V)
h— Operating altitude (m)

Comment ça marche

Le tableau 6.1 de la norme IPC-2221B spécifie l'espacement minimal des conducteurs (dégagement dans l'air) en fonction de la tension appliquée et des conditions de quatre conducteurs. B1 couvre les conducteurs internes intégrés dans un stratifié où le diélectrique solide assure l'isolation. B2 couvre les conducteurs externes non revêtus exposés à l'air. B3 couvre les revêtements polymères permanents (masque de soudure). La norme B4 couvre les revêtements conformes appliqués après l'assemblage.

Le tableau utilise des points de rupture de tension de 15 V à 500 V avec une interpolation linéaire entre les points. Au-delà de 500 V, l'espacement augmente de façon linéaire à un rythme spécifique à la condition. L'espacement interne (B1) est beaucoup plus petit que l'externe (B2) car le stratifié FR4 a une rigidité diélectrique d'environ 20 kV/mm par rapport à l'air à environ 3 kV/mm.

Le déclassement d'altitude s'applique aux conducteurs externes (B2, B3, B4) au-dessus de 3 048 m (10 000 pieds). Une pression atmosphérique réduite réduit la tension de claquage de l'air, ce qui nécessite un espacement accru. Le facteur de déclassement est √ (altitude/3048). Les conducteurs internes (B1) ne sont pas affectés car le diélectrique est un stratifié solide quelle que soit la pression ambiante. Cela est important pour l'avionique, les satellites et les équipements à haute altitude.

Exemple Résolu

Étant donné : Alimentation secteur 120 VAC (crête = 170 V), B2 (extérieur non revêtu), niveau de la mer Étape 1 : Déterminer la tension

Utiliser la tension de crête : Vpeak=120  sqrt2=170V_ {peak} = 120 \ sqrt {2} = 170 V

Étape 2 : Trouver les points d'arrêt du tableau

170 V se situe entre 150 V (espacement = 0,60 mm) et 170 V (espacement = 1,25 mm) dans la colonne B2.

En fait, colonne B2 du tableau 6.1 IPC-2221B : à 170 V, la valeur est exactement de 1,25 mm.

Étape 3 : déclassement de l'altitude

Altitude = 0 m (niveau de la mer), en dessous du seuil de 3 048 m → facteur de déclassement = 1,0

Étape 4 : Résultat dmin=1,25  fois1,0=1,25d_ {min} = 1,25 \ fois 1,0 = 1,25 mm = 49,2 mils Comparaison entre les conditions à 170 V :
  • B1 (intérieur) : 0,20 mm
  • B2 (extérieur non revêtu) : 1,25 mm
  • B3 (revêtu de polymère) : 0,40 mm
  • B4 (revêtement conforme) : 0,40 mm
Remarque : Pour la certification de sécurité IEC 60664-1 (équipements médicaux/industriels), les exigences de distance de fuite peuvent dépasser les valeurs de dégagement IPC. Vérifiez toujours les deux normes.

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez toujours une tension de pointe (ou DC). Pour le courant alternatif rectifié, incluez le pic d'ondulation. Pour les convertisseurs à commutation de mode, incluez des pointes de retour
  • ✓Le masque de soudure (B3) réduit l'espacement requis d'environ 3 fois par rapport au cuivre nu (B2) : masquez toujours les zones à haute tension
  • ✓Ajoutez des fentes ou des canaux acheminés entre les conducteurs haute tension pour augmenter la trajectoire de fuite au-delà du dégagement en ligne droite
  • ✓Pour les conceptions critiques pour la sécurité (médicales, connectées au secteur), les normes IEC 60664-1 et IEC 62368-1 ont des exigences plus strictes que celles de l'IPC — vérifiez les deux
  • ✓Sur les bords de la carte, l'exigence de dégagement s'applique au conducteur le plus proche sur une carte adjacente dans le boîtier du système

Erreurs Fréquentes

  • ✗Utilisation de la tension RMS au lieu de la tension de crête — La norme IPC-2221B nécessite une tension de crête ou une tension continue. 240 V RMS = 340 V de crête, ce qui double l'espacement requis
  • ✗Appliquer un espacement B1 (interne) aux conducteurs externes : l'espacement interne repose sur un diélectrique stratifié solide ; les surfaces externes ont besoin d'un dégagement beaucoup plus important
  • ✗Oubliez le déclassement d'altitude pour l'électronique des aéronefs ou des satellites : à 12 000 m d'altitude, l'espacement doit être presque doublé (facteur ≈ 2,0)
  • ✗Il faut confondre le dégagement avec le fluage : le dégagement se fait par voie aérienne ; le fluage se fait le long d'une surface. Les surfaces des PCB accumulent une contamination qui réduit la tension de claquage de surface
  • ✗Sans tenir compte des phénomènes transitoires : les surtensions dues à la foudre ou aux décharges électrostatiques peuvent produire des tensions momentanées bien supérieures à la valeur nominale. Utilisez la tension transitoire la plus défavorable pour le calcul de l'espacement

Foire Aux Questions

Selon IPC-2221B B2 (externe non revêtu) : une interpolation entre 30 V (0,10 mm) et 50 V (0,60 mm) donne environ 0,50 mm. Pour B1 (intérieur) : 0,10 mm. Ajoutez la capacité de dégagement minimale de votre fabricant (généralement 0,1 mm) pour garantir la fabricabilité.
Oui — La norme IPC-2221B indique explicitement « un revêtement polymère permanent tel que la résistance à la soudure » comme condition B3. La principale exigence est que le revêtement soit permanent et appliqué dans le cadre du processus de fabrication des PCB, et non après l'assemblage.
Au-dessus de 3 048 m (10 000 pieds), l'espacement extérieur est multiplié par √ (altitude/3048). À 6096 m : facteur = 1,41. À 12 192 m : facteur = 2,0. Cela ne s'applique pas aux conducteurs internes (B1) ni aux enceintes scellées/pressurisées.
Le tableau s'applique également au courant continu et au courant alternatif de pointe : la répartition dépend de la tension instantanée et non de la forme d'onde. Pour le courant alternatif, utilisez toujours la tension de crête (RMS × √ 2). Pour le courant continu pulsé, utilisez le pic d'impulsion.
Oui, le revêtement conforme (B4) permet le même espacement que le revêtement polymère (B3), les deux étant nettement inférieurs à ceux du revêtement externe nu (B2). Cependant, le revêtement conforme doit être vérifié pour ne pas présenter de vides, de trous d'épingle ou de fentes au-dessus des interstices à haute tension.

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