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PCB

최소 컨덕터 간격 계산기

전압 및 도체 상태를 기반으로 IPC-2221B 표 6.1에 따라 도체 간의 최소 전기적 간극을 결정합니다.

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공식

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)

작동 방식

IPC-2221B 표 6.1에는 인가 전압 및 4개의 도체 조건을 기반으로 하는 최소 도체 간격 (공기를 통한 클리어런스) 이 명시되어 있습니다.B1은 고체 유전체가 절연을 제공하는 라미네이트에 내장된 내부 도체를 다룹니다.B2는 공기에 노출된 코팅되지 않은 외부 도체를 덮습니다.B3은 영구 폴리머 코팅 (솔더 마스크) 을 포함합니다.B4는 조립 후 적용되는 컨포멀 코팅을 다룹니다.

이 표는 지점 간 선형 보간과 함께 15V ~ 500V의 전압 중단점을 사용합니다.500V를 초과하면 조건별 속도로 간격이 선형적으로 증가합니다.FR4 라미네이트는 약 3kV/mm의 공기 대비 절연 강도가 20kV/mm이기 때문에 내부 간격 (B1) 이 외부 간격 (B2) 보다 훨씬 작습니다.

고도 경감은 3048m (10,000피트) 이상의 외부 전도체 (B2, B3, B4) 에 적용됩니다.대기압이 감소하면 공기 차단 전압이 낮아지므로 간격을 늘려야 합니다.경감 계수는 √ (고도/3048) 입니다.내부 도체 (B1) 는 주변 압력에 관계없이 유전체가 고체 라미네이트이기 때문에 영향을 받지 않습니다.이는 항공 전자 공학, 위성 및 고도가 높은 장비에 중요합니다.

계산 예제

제공: 주전원 120VAC (피크 = 170V), B2 (외부 비코팅), 해수면 1단계: 전압 결정

피크 전압 사용: V피크=120 sqrt2=170V_ {피크} = 120\ sqrt {2} = 170 V

2단계: 테이블 중단점 찾기

170V는 B2 컬럼에서 150V (간격 = 0.60 밀리미터) 에서 170V (간격 = 1.25 밀리미터) 사이입니다.

실제로 IPC-2221B 표 6.1 B2 컬럼: 170V에서 값은 정확히 1.25mm입니다.

3단계: 고도 경감

고도 = 0m (해수면), 임계값 3048m 미만 → 경감 계수 = 1.0

4단계: 결과 dmin=1.25 times1.0=1.25d_ {min} = 1.25\ times 1.0 = 1.25 mm = 49.2밀 170V에서의 조건별 비교:
  • B1 (내부): 0.20 밀리미터
  • B2 (외부 미코팅): 1.25 밀리미터
  • B3 (폴리머 코팅): 0.40 밀리미터
  • B4 (컨포멀 코팅): 0.40 밀리미터
참고: IEC 60664-1 안전 인증 (의료/산업 장비) 의 경우 연면 거리 요구 사항이 IPC 클리어런스 값을 초과할 수 있습니다.항상 두 표준을 모두 확인하십시오.

실용적인 팁

  • ✓항상 피크 전압 (또는 DC) 을 사용하십시오.정류 AC의 경우 리플 피크를 포함하십시오.스위치 모드 컨버터의 경우 플라이백 스파이크를 포함하세요.
  • ✓솔더 마스크 (B3) 는 베어 코퍼 (B2) 에 비해 필요한 간격을 3배 줄여 항상 고전압 영역을 마스킹합니다.
  • ✓고전압 컨덕터 사이에 슬롯 또는 라우팅 채널을 추가하여 연면 경로를 직선 클리어런스 이상으로 늘립니다.
  • ✓안전에 중요한 설계 (의료, 주전원 연결) 의 경우 IEC 60664-1과 IEC 62368-1의 요구 사항이 IPC보다 더 엄격합니다. 둘 다 확인하십시오.
  • ✓기판 모서리에서 클리어런스 요구 사항은 시스템 엔클로저의 인접 보드에서 가장 가까운 컨덕터에 적용됩니다.

흔한 실수

  • ✗피크 대신 RMS 전압 사용 — IPC-2221B 에는 피크 또는 DC 전압이 필요합니다. 240V RMS = 340V 피크로 필요한 간격이 두 배로 늘어납니다.
  • ✗외부 도체에 B1 (내부) 간격 적용 — 내부 간격은 솔리드 라미네이트 유전체에 의존합니다. 외부 표면에는 훨씬 더 많은 클리어런스가 필요합니다.
  • ✗항공기나 위성 전자 장치의 고도 경감 문제는 잊어버리세요. 고도 12,000m에서는 간격을 거의 두 배로 늘려야 합니다 (계수 ≈ 2.0)
  • ✗클리어런스와 크리피지를 혼동하기 때문에 클리어런스는 공기를 통해 이루어지지만 크리피지는 표면을 따라 이루어집니다.PCB 표면에는 오염이 축적되어 표면 항복 전압이 감소합니다.
  • ✗과도 현상을 고려하지 않음 — 낙뢰 서지 또는 ESD 이벤트는 정격 전압보다 훨씬 높은 순간 전압을 생성할 수 있습니다.최악의 경우 과도 전압을 간격 계산에 사용하십시오.

자주 묻는 질문

IPC-2221B B2 기준 (외부 비코팅): 30V (0.10mm) 에서 50V (0.60mm) 사이의 보간으로 약 0.50mm를 얻을 수 있습니다.B1 (내부) 의 경우: 0.10 밀리미터.제작자의 최소 클리어런스 용량 (일반적으로 0.1mm) 을 추가하여 제조 가능성을 보장하십시오.
예 — IPC-2221B 에서는 조건 B3으로 '솔더 레지스트와 같은 영구 폴리머 코팅'을 명시하고 있습니다.핵심 요구 사항은 코팅이 영구적이고 조립 후가 아닌 PCB 제조 공정의 일부로 적용되어야 한다는 것입니다.
3048m (10,000피트) 이상에서는 외부 간격에 √ (고도/3048) 을 곱합니다.6096m에서: 계수 = 1.41.12,192 m에서: 팩터 = 2.0.내부 도체 (B1) 또는 밀폐형/가압 인클로저에는 적용되지 않습니다.
이 표는 DC 및 피크 AC에도 동일하게 적용됩니다. 브레이크다운은 파형이 아닌 순시 전압에 따라 달라집니다.AC의 경우 항상 피크 전압 (RMS × √2) 을 사용하십시오.펄스 DC의 경우 펄스 피크를 사용하십시오.
예 — 컨포멀 코팅 (B4) 은 폴리머 코팅 (B3) 과 동일한 간격을 허용하며, 둘 다 베어 외부 (B2) 보다 훨씬 작습니다.그러나 컨포멀 코팅은 고전압 간극에 공극, 핀홀 또는 휴선이 없는지 확인해야 합니다.

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