Давно не писал. Пора включаться в работу :) Приведу свое решение теста с собеседования выше.

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

Пример из #automotive про диэлектрический пробой.

В контроллерах управления двигателем (ECU) есть цепь зажигания (ignition): IGBT коммутирует первичку катушки зажигания, а вторичка как трансформатор формирует 0,5–50 кВ для преодоления свечей сопротивления воздуха и поджига смеси.

При трассировке возникает дилемма:
1) делать прямо под дорожкой зажигания полигон земли для экранирования и теплоотвода?
2) опасаться межслойного пробоя и убрать медь вообще?
3) что если оставить землю, но увеличить толщину диэлектрика и вырезать полигон под дорожкой?
Ответ дают расчёты и отраслевые стандарты.

Дано
• 4 слоя FR-4 TG150 1,5мм: препрег между слоями 0,115 мм
• Верхний слой N1: цепь зажигания в пике до 500 В
• Внутренний слой N2: полигон земли
• на сайте нет инфы про удельную прочность FR-4, берем консервативную: 20 кВ / мм
• степень загрязнения: 1

I Расчеты ✅

Напряжение пробоя препрега:

V = E * d = 20 кВ / мм * 0,115 мм = 2,3 кВ

По расчетам имеем 4х запас - это грубая оценка без учета факторов среды. Профессиональным будет обратиться к стандарту для перепроверки.

II Стандарты ✅

Чем конкретнее стандарт под ситуацию, тем точнее учитываются факторы (загрязнение, длительность и величина импульса) и тем меньше выходят spacings/distances. Общие вроде IPC-2221 чрезмерно консервативны. Нам пойдет UL 840. Согласно IPC-2221 потребуется между слоями 0.25 мм (не проходим), но по UL 840 достаточно 0.04 мм (проходим). Напишу про цифры из стандартов позже, пока поверьте.

III Вывод ✅
Проходим с 3-4х запасом по расчетам и стандарту UL 840.

Увидимся через неделю 🙌

| подписывайтесь на @embeddemy
| #automotive #силовая_электроника #пробой_изоляция