防浪涌过程中，PCB 布线要点大梳理

在电子设备的设计中，防浪涌是一个至关重要的环节，而 PCB 布线的合理性对于防浪涌效果起着关键作用。下面我们来详细探讨防浪涌时 PCB 布线的要点。

一、注意 PCB 布线中设计浪涌电流的大小

在测试过程中，常常会出现原先设计的 PCB 无法满足浪涌需求的情况。一般而言，工程师在设计时往往只考虑系统功能性，例如系统实际工作时只需承载 1A 的电流，设计便按此进行。然而，系统可能需要承受更高的瞬态浪涌电流，比如瞬态浪涌电流要达到 3KA（1.2/50us&8/20us）。此时，按照 1A 的实际工作电流设计，显然无法满足瞬态浪涌的要求。

有一个计算方式可作为 PCB 布线承载瞬间电流的依据。例如，0.36mm宽度的1oz铜箔，厚度35um的线条中一个40us矩形电流浪涌，最大浪涌电流约为580A。如果要做一个5KA(8/20us) 的防护设计，那么前端的PCB 布线的合理应该是2 oz铜箔0.9mm宽度.安全器件可以将宽度适当放宽。

二、注意浪涌端口元器件布局时应有的安全间距

浪涌端口的设计除了我们要按正常的工作电压设计的安全间距外，我们还要考虑瞬态浪涌的安全间距。

关于正常工作电压设计时的安全间距我们可以参考UL60950的相关规范。另外我们以UL在UL796标准中规定了印制线路板耐压的测试标准是40V/mil或1.6KV/mm。这一数据指导在PCB导线之间设置能够承受Hipot的耐压试验的安全间距非常有用。

举例,根据60950-1表5B的规定,500V的工作电压之间的导体应该要满足1740Vrms的耐压试验,而1740Vrms的峰值应该是1740X1.414=2460V。根据40V/mil的设置标准, 可以计算出PCB两导体之间的间距应该不小于2460/40=62mil或1.6mm。

而浪涌除了上面正常的注意事外，还要注意施加浪涌的大小，和保护器件的特性来增加安全间距，以1.6mm的间距计算，其最大截止的爬电电压为2460V，如果我们浪涌的电压高达6KV，甚至是12KV ，那么这个安全间距是否增加要取决于浪涌过压保护器件的特性，这也是我们工程师经常在实验遇到浪涌爬电时巨大的响声。

以陶瓷放电管为例，在要求1740V的耐压时，我们选择的器件应该是2200V的，而它在上述浪涌的情况下，其放电的尖峰电压高达4500V，此时按照上面的计算方式，我们的安全间距是：4500/1600*1mm=2.8125mm。

三、注意 PCB 中过压防护器件的位置

防护器件应主要设置在被保护端口的前端位置，尤其是当该端口具有多个分支或者回路时。若将防护器件设置在旁路或者靠后的位置，其保护效果将大大降低。在实际设计中，有时会因位置不够或为追求布局美观而忽略这一要点。

四、注意大电流回流路径

大电流回流路径必须靠近电源地或者外壳的大地。路径越长，回流阻抗越大，瞬态电流引起的地电平升高的幅度就越大。这个电压对诸多芯片的影响极大，同时也是系统复位、锁死的重要原因。

综上所述，在防浪涌的 PCB 布线设计中，需要综合考虑浪涌电流大小、安全间距、防护器件位置和大电流回流路径等要点，以确保电子设备的稳定性和可靠性。