Между цепями на расстоянии d с разными напряжениями V возникает электрическое поле напряженностью E:
E = ΔV / d
Если напряженность E превышает прочность диэлектрика FR-4 20 kV/mm, то возможен пробой.
Начнем с очевидных вариантов А и D, которые как обычная двухслойка Cu | FR-4 | Cu:
✅ A. 5 mil = 0,127 mm → E = 1,5 kV / 0,127 mm = 11,8 kV/mm < 20 kV/mm
✅ D. 10 mil = 0,254 mm → E = 4 kV / 0,254 mm = 15,7 kV/mm < 20 kV/mm
В пунктах В и С под "2layer PCB" понимаю двухслойку с уже двумя диэлектриками между слоями Cu | FR-4 | FR-4 | Cu. Нахожу суммарную напряжённость между двумя слоями:
✅ B. 30 mil = 0,762 mm→ E = (6 + 0,3) kV / 0,762 mm = 8,27 kV/mm < 20 kV/mm
✅ C. 15 mil = 0,381 mm→ E = (4 + 1,5) kV / 0,381 mm = 14,4 kV/mm < 20 kV/mm
😫Однако должен быть один вариант ответа. Допускаю косяки в составлении задания, но выбрать на тестировании надо что-то одно. И если к А и D вопросов нет, то собака где-то в В или С зарыта.
А как прикладываемые напряжения будут влиять друг на друга? Два FR-4 не отделены посередине медным слоем, поэтому их можно представить двумя конденсаторами, соединёнными последовательно. Суммарное напряжение делится по толщине диэлектриков.
Для худшего случая берём сумму пиков:
В.
✅ Слой 20 mil→ 6,3 kV * 20 mil/30 mil = 4,2 kV < 6 kV
❌ Слой 10 mil→ 6,3 kV * 10 mil/30 mil = 2,1 kV > 300 V
C.
✅ Слой 10 mil→ 5,5 kV * 10 mil/15 mil = 3,67 kV < 4 kV
❌ Слой 5 mil→ 5,5 kV * 5 mil/15 mil = 1,83 kV > 1,5 kV
😭 С суммой пиков два варианта ответа, но нужен один. А что если взять разницу пиков?
В.
✅ Слой 20 mil→ 5,7 kV * 20 mil/30 mil = 3,8 kV < 6 kV
❌ Слой 10 mil→ 5,7 kV * 10 mil/30 mil = 1,9 kV > 300 V
C.
✅ Слой 10 mil→ 2,5 kV * 10 mil/15 mil = 1,67 kV < 4 kV
✅ Слой 5 mil→ 2,5 kV * 5 mil/15 mil = 0,83 kV < 1,5 kV
Если приложить 1,9 kV к цепям, рассчитанным на 300 V, сквозного пробоя диэлектрика мы не увидим, но пробой изоляции по воздуху/поверхности вполне возможен.
Привязал за уши 🤷♂ Либо я что-то упускаю, либо задание косячно составлено. Буду рад критике.
Следующим постом приведу пример из automotive. Там задачка была поочевиднее :)
Увидимся через неделю 🙌
| подписывайтесь на @embeddemy
| #собеседование #силовая_электроника #пробой_изоляция