Normas

As regras para criar placas de circuito impresso (PCB) ajudam a garantir que tudo funcione bem e não limitam a criatividade. Elas trazem ferramentas úteis como calculadoras para ajudar no design, além de processos para verificar se tudo está certo. Para PCBs que vão lidar com altas tensões, existe um guia chamado IPC-2221. Esse guia é como um manual que explica como fazer um bom design de PCB, incluindo a escolha de materiais, como testar a placa, como gerenciar o calor e até detalhes como o tamanho dos furos.

O mais importante é garantir que haja espaço suficiente entre os fios na placa para evitar problemas elétricos. Isso é algo que podemos controlar facilmente. Também podemos evitar outros problemas escolhendo os materiais certos e mantendo a placa limpa durante a fabricação. O guia IPC-2221 dá valores específicos para o espaço mínimo necessário entre os fios para voltagens de até 500 volts.

Algumas placas de circuito impresso (PCBs) que lidam com muita eletricidade podem esquentar muito se os fios quando os condutores não são grandes o suficiente. Isso acontece por causa de algo chamado aquecimento Joule, que está relacionado à resistência DC de um condutor. Portanto, a área da seção transversal em condutores que transportam alta corrente deve ser grande quando a corrente também for grande.

Existe um guia chamado IPC-9592B que dá regras sobre quanto espaço deve ter entre os fios em dispositivos que mudam a energia de uma forma para outra. Essas regras são parecidas com as do guia IPC-2221, que é outro manual importante para design de PCBs.

Um problema comum em PCBs de alta tensão é o crescimento de pequenos ramos metálicos chamados dendritos, que podem causar curtos-circuitos. Isso acontece mais quando os fios estão muito próximos. Por isso, é importante ter um espaço mínimo entre eles, para reduzir o risco de curtos.

A escolha do material da PCB também é crucial para evitar problemas. Cada material tem uma nota, chamada CTI, que diz o quanto ele resiste antes de quebrar com a eletricidade. O guia IEC-60112 usa essa nota para ajudar a decidir quanto espaço é necessário entre os fios, dependendo de quanta eletricidade eles vão conduzir.

Por fim, programas de computador como o Altium Designer ajudam a criar PCBs seguindo essas regras. Você pode usar uma calculadora baseada no guia IPC-2221 para saber quanto espaço deixar entre os fios e programar isso no software, garantindo que sua PCB funcione bem mesmo com alta tensão.

Calcular o calor é muito importante para eletrônicos que precisam ser muito confiáveis ou que controlam muita energia, mesmo que não usem muita energia no total.

As regras do IPC-2152, que são como uma calculadora para projetar PCBs, geralmente só funcionam bem se os fios na placa estiverem com mais de uma polegada de distância entre si. Mas quem faz PCBs de verdade sabe que isso não é muito prático, porque os fios de sinal geralmente estão mais perto um do outro, principalmente quando estão na mesma camada que um grande trilhas. Se as trilhas estão muito perto e levando a mesma quantidade de eletricidade, eles podem esquentar mais do que se estivessem sozinhos.

Além disso, as fórmulas do IPC-2152 tendem a superestimar a largura do traço do PCB ou a largura do polígono necessária para manter o aumento da temperatura dentro de algum limite específico.