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印制電路板布線(xiàn)的可靠性設(shè)計(jì)

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印制電路板布線(xiàn)的可靠性設(shè)計(jì)

一次側(cè)電源適配器電路(初級(jí)電源電路)就是指直接與外界供電電網(wǎng)或其他等效供電源連接的內(nèi)部電源電路。在電源適配器中,這些電源電路包含EMI濾波器、整流橋、高頻變壓器的一次繞組,及其一切直接連到一次側(cè)的元器件,比如說(shuō)選用一次側(cè)反饋的偏置繞組、光耦合器中的光敏三極管等。
一次側(cè)鋁電解電容(下文簡(jiǎn)稱(chēng)電容器)電源電路具有電壓高、對(duì)爬電距離要求高的特點(diǎn)。在布線(xiàn)時(shí),下面兩類(lèi)布線(xiàn)方法普遍存在可靠性設(shè)計(jì)缺陷:
1)電容正負(fù)極印制線(xiàn)之間的爬電距離不足,尤其是電容器底部的印制線(xiàn)。
2)電容器殼體壓在了連接正極的印制線(xiàn)上。很多電容器殼體底部橡膠密封塞上沒(méi)有凸起結(jié)構(gòu),電焊焊接后電容器殼體會(huì)牢牢地壓在印制線(xiàn)上。

布線(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷引起的可靠性問(wèn)題

電容器底部正負(fù)極印制線(xiàn)爬電距離不足

電路板在生產(chǎn)加工時(shí),一般需要通過(guò)貼片、回流電焊焊接、插裝、波峰焊接等多個(gè)工藝流程。在各個(gè)工藝流程的周轉(zhuǎn)過(guò)程,如果電容器下方的pcb板受到污染,會(huì)進(jìn)一步減小本來(lái)就不足的爬電距離。
在電路板的長(zhǎng)期使用過(guò)程中,如果周?chē)h(huán)境的潮氣較大,電容器下方的縫中空氣相對(duì)濕度增加,爬電距離不足的印制線(xiàn)之間便造成電弧。
電弧是一束能夠 不斷燃燒的高溫電離氣體,溫度可達(dá)到幾千攝氏度。電弧造成的高溫會(huì)熔化印制線(xiàn),導(dǎo)致印制線(xiàn)斷裂,使電源失效。

電容正負(fù)極之間的印制線(xiàn)最窄處僅為1mm,極易造成電弧如圖1所示:

電容正負(fù)極之間的印制線(xiàn)最窄處極易產(chǎn)生電弧

電容器殼體壓在了連接正極的印制線(xiàn)上

在電容器殼體壓在了連接正極的印制線(xiàn)上的情況下,如果電容器的絕緣皮出現(xiàn)破損,露出金屬殼體,在正極印制線(xiàn)與殼體之間便會(huì)造成電弧。電弧造成的高溫同樣會(huì)熔化印制線(xiàn),導(dǎo)致印制線(xiàn)斷裂,使電源失效如圖2所示:

電弧產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致印制線(xiàn)斷裂

電容器絕緣皮包裹的金屬外殼與電容器的正極、負(fù)極均無(wú)電氣連接。理論上,正極印制線(xiàn)對(duì)金屬外殼是無(wú)法造成電弧的,因?yàn)椴⒉淮嬖诜烹娀芈?。但?shí)際上,考慮到鋁電解電容獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu),其負(fù)極與金屬殼體之間普遍存在幾兆至幾十兆的等效電阻,該等效電阻使正極與殼體之間形成放電回路如圖3所示
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明電容器負(fù)極與金屬殼體中間具有可構(gòu)成放電回路的等效電阻(實(shí)驗(yàn)選用的鋁電解電容額定電壓為400V,正負(fù)極額定漏電流小于3uA):
表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
電容器金屬外殼與正極短接時(shí)的伏安特性如圖4所示:
圖4電容器金屬外殼與正極短接時(shí)的伏安特性
從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出:
1)電容器負(fù)極與金屬外殼短接后,正負(fù)極漏電流不足1微安,說(shuō)明正極與金屬外殼中間不存在可以形成放電回路的等效電阻。
2)電容器正極與金屬外殼短接后,正負(fù)極漏電流劇增至毫安級(jí),說(shuō)明負(fù)極與金屬外殼中間具有可以形成放電回路的等效電阻。

3)只有接入電容器正極的印刷線(xiàn)與電容器金屬外殼距離小于0.1mm時(shí),才容易形成電弧。


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| 發(fā)布時(shí)間:2020.10.17    來(lái)源:
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