專利名稱：一種單顆高壓二極管替代電路的pcb布放版圖結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種單顆高壓二極管替代電路的PCB版圖，尤其涉及用于變頻微波爐(INVERTER類型微波爐)和開關(guān)電源方式電子除塵設(shè)備的高壓二極管替代電路的PCB 版圖結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高壓二極管是一種重要的電子元器件。其中用于變頻微波爐(即所謂INTERVER 類型)和開關(guān)電源方式電子除塵設(shè)備的中高等級電壓GKV至20KV)和中高等級電流(0. 2A 至2A)和中高速度(Trr為40ns至120ns)市場貨源較少，價格亦較為昂貴。為此提出使用普通的二極管通過串聯(lián)方式替代高壓二極管的方法。眾所周知，一顆高反向耐壓二極管可以用N顆較低反向耐壓的二極管串聯(lián)后替代——只要這N顆二極管的反向耐壓的總和大于所要承受的高反向電壓。理論上每顆較低反向耐壓的二極管將承擔(dān)全部反向電壓的1/N，但在實際應(yīng)用中這種簡單串聯(lián)的方式，并不具有實用性。由于每個低壓二極管的特性存在差異(如反向耐壓、反向漏電流、極間電容、開關(guān)時間等)以及外部環(huán)境的差異(如組裝用的材質(zhì)、環(huán)境溫度和濕度、工作環(huán)境的電磁輻射干擾等)，導(dǎo)致每個管子承受的反向電壓并不以一致，因此很快這些低壓二極管就會逐個損壞。而且現(xiàn)有電路板上各元件的布置方式不科學(xué)，為了保證安全間隙導(dǎo)致PCB板面積過大，致使整個PCB板成本過高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種單顆高壓二極管的替代電路，以及實現(xiàn)此項替代所要求的新型單顆高壓二極管替代電路的PCB版圖結(jié)構(gòu)。本實用新型是通過如下方式實現(xiàn)的一種單顆高壓二極管替代電路的PCB布放版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于主要包括有一 PCB板，所述的PCB板為長方形，其包括N顆較低反向耐壓的替代二極管，以及NXM顆高阻值電阻；所述的N顆二極管以串聯(lián)方式連接(即第一顆的陰極接第二顆的陽極，第二顆的
陰極接第三顆的陽極......第N-I顆的陰極接第N顆的陽極；第一顆的陽極為被替代高壓
二極管的陽極，第N顆的陰極為被替代的高壓二極管的陰極；在NXM顆高值電阻中，每M顆高值電阻以串聯(lián)方式連接后再分別與每個替代二極管并聯(lián)；所述的N顆替代二極管連同與其并聯(lián)的M顆串聯(lián)電阻構(gòu)成的等效二極管均按照順序連接布放于PCB板基板的兩面；所述的PCB板的長度尺寸不大于1+N/2個等效二極管寬度(即替代二極管的寬度 +單顆電阻寬度)，加上N/2個安全氣隙(每個安全氣隙約為3mm)以及PCB板頭尾的外接線空間(共約4mm)；所述的PCB板的寬度尺寸約為1個等效二極管的長度。(即替代二極管的長度和M顆電阻長度和二者之中的較大者)。所述的PCB板上，D1、D3、、D9等奇數(shù)序號的二極管(含M個電阻)的長度方向與 PCB板的寬度方向平行，并且依照連接極性逐個反向布放在一面；D2、D4、、D8等偶數(shù)序號二極管長度方向與PCB板的長度方向平行，并且依照連接極性順序布放在另一面。所述的PCB板上布放二極管，對于電位差最大的兩個節(jié)點(diǎn)，例如Dl陽極與D3陰極之間和D3陽極與D5陰極之間，由于其背面沒有元器件，因此，可以通過開槽以確保絕緣間隙滿足要求。其中N=高壓二極管的反向耐受電壓/(0.8*替代二極管的反向耐受電壓)，并且要求替代二極管的正向電流值、速度特性(Trr)等優(yōu)于或不低于被替代二極管；與每顆替換二極管并聯(lián)的M顆串聯(lián)高值電阻，其M= (1至5顆)，M主要取決于每顆高阻值電阻所耐受的的功率和電壓(考慮安全間隙)；所述的高壓二極管替代電路中高值電阻的阻值Rz = 替換二極管所實際承受的反向耐受電壓/(30至300uA)，并且Rz的精度應(yīng)該保證在此精度范圍內(nèi)不同替換管之間的反向電壓偏差小于10%至5%。本實用新型優(yōu)點(diǎn)在于通過并聯(lián)高阻值電阻的簡單方法，以解決高反向耐壓二極管的供貨問題，具有與高反向耐壓二極管十分接近的技術(shù)指標(biāo)，實現(xiàn)簡單低成本替代目標(biāo)。可以用于替代微波爐、 高壓除塵設(shè)備等需要4KV至20KV電壓等級和0. 5A至IA電流等級以及不同速度等級的的單只高壓二極管，具有較好的可靠性和安全性，并且成本低廉。并且通過在PCB板板的兩面交替放置元件和不斷轉(zhuǎn)換元件的放置方向，以盡可能小PCB板面積，確保了各個元器件之間的電氣絕緣間隙，實現(xiàn)簡單低成本替代目標(biāo)。

圖1本實用新型的原理框圖；圖2本實用新型的布放方法示意圖；圖3本實用新型實現(xiàn)的實際PCB版圖正面；圖4本實用新型實現(xiàn)的實際PCB版圖背面；
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述本實用新型具體實施方式
如圖1所示一種單顆高壓二極管替代電路的PCB板，其特征在于主要包括有一 PCB板，所述的PCB板為長方形，其包括N顆較低反向耐壓的替代二極管，以及NXM顆高阻值電阻；所述的N顆二極管以串聯(lián)方式連接(即第一顆的陰極接第二顆的陽極，第二顆的
陰極接第三顆的陽極......第N-I顆的陰極接第N顆的陽極)；第一顆的陽極為被替代高
壓二極管的陽極，第N顆的陰極為被替代的高壓二極管的陰極；在NXM顆高值電阻中，每M 顆高值電阻以串聯(lián)方式連接后再分別與每個替代二極管并聯(lián)；所述的N顆替代二極管連同與其并聯(lián)的M顆串聯(lián)電阻構(gòu)成的等效二極管均按照順序連接布放于PCB板基板的兩面；所述的PCB板的長度尺寸不大于1+N/2個等效二極管寬度(即替代二極管的寬度+單顆電阻寬度)，加上N/2個安全氣隙(每個安全氣隙約為Imm)以及PCB板頭尾的外接線空間(共約4mm)；所述的PCB板的寬度尺寸約為1個等效二極管的長度。(即替代二極管的長度和 M顆電阻長度和二者之中的較大者)。所述的PCB板上，D1、D3、、D9等奇數(shù)序號的二極管(含M個電阻)的長度方向與 PCB板的寬度方向平行，并且依照連接極性逐個反向布放在一面；D2、D4、、D8等偶數(shù)序號二極管長度方向與PCB板的長度方向平行，并且依照連接極性順序布放在另一面。所述的PCB板上布放二極管，對于電位差最大的兩個節(jié)點(diǎn)，例如Dl陽極與D3陰極之間和D3陽極與D5陰極之間，由于其背面沒有元器件，因此，可以通過開槽以確保絕緣間隙滿足要求。以上說明中N=高壓二極管的反向耐受電壓/(0.8*替代二極管的反向耐受電壓)，并且要求替代二極管的正向電流值、速度特性(Trr)等優(yōu)于或不低于被替代二極管； 與每顆替換二極管并聯(lián)的M顆串聯(lián)高值電阻，其M= (1至5顆)，M主要取決于每顆高阻值電阻所耐受的的功率和電壓(考慮安全間隙)；所述的高壓二極管替代電路中高值電阻的阻值Rz =替換二極管所實際承受的反向耐受電壓/ (30至300uA)，并且Rz的精度應(yīng)該保證在此精度范圍內(nèi)不同替換管之間的反向電壓偏差小于10%至5%。本實用新型工作原理通過在每顆二極管兩端并聯(lián)高阻值電阻的方法，利用這些高阻值電阻的分壓關(guān)系，實現(xiàn)每顆二極管的均壓，因此確保全部二極管免受過壓損壞。圖2為本實用新型實現(xiàn)方式的示意圖，所要替代的是一顆用于變頻微波爐的高壓二極管，其主要技術(shù)規(guī)格為反向耐壓Vr = 7KV、正向電流If = 0. 35A、正向壓降Vf = 9V、 速度Trr = 40ns等。根據(jù)理論推算和經(jīng)驗參數(shù)，選擇用于替換的低壓二極管為UF4007(或與其類似的其他型號二極管)，其主要技術(shù)規(guī)格為反向耐壓Vr = 1KV、正向電流If = 1A、 正向壓降Vf = 0. 85V、速度Trr = 40ns等。選擇串聯(lián)二極管數(shù)量為N =高壓二極管的反向耐受電壓/ (0. 8*替代二極管的反向耐受電壓)，即N = 7KV/ (0. 8*lkV) = 9 ；選擇并聯(lián)高阻值電阻為Rz =被替換二極管反向耐受電壓/(30至300uA)，即Rz = 7kV/30uA = 233M ohm 至Rz = 7kV/300uA = 23M ohm，選擇Rz = 27M ohm ；考慮到電阻耗散功率和安全間隙選擇 M = 3，貝丨J Rp = 27Mohm/9/3 = IM ohm，單顆電阻耗散功率為 Pp = 7kV*7kV/27M ohm/27 = 0.051W，在圖2實現(xiàn)方式一中實際選用的電阻規(guī)格為1M ohm、精度1 %、1206封裝、額定功率250mW。將9顆二極管和27顆電阻適當(dāng)?shù)亟M裝焊接到PCB上，即可以取得與所要替換的高壓二極管各項技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)?shù)奶娲?。實際使用的電阻值可能根據(jù)二極管特性略有調(diào)離
iF. ο圖2中為了清楚的給出二極管的布放方法，而未給出電阻的布放方法。在圖3和圖4給出了此PCB的實際版圖，其中包含了電阻的布放方法。另外，圖2所給出的布放版圖并不僅限于PCB基板，其他如陶瓷、玻璃等基板亦同樣適用。
權(quán)利要求1.一種單顆高壓二極管替代電路的PCB布放版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于主要包括有一PCB 板，所述的PCB板為長方形，其上包括有N顆較低反向耐壓的替代二極管，以及NXM顆高阻值電阻；其中所述的N顆二極管以串聯(lián)方式連接，其中每顆二極管并聯(lián)有M顆高值電阻；所述的N顆替代二極管連同與其并聯(lián)的M顆串聯(lián)電阻構(gòu)成的等效二極管均按照順序連接布放于PCB板基板的兩面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆高壓二極管替代電路的PCB布放版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的PCB板上，D1、D3、、、D9奇數(shù)序號的二極管含M個電阻的長度方向與PCB板的寬度方向平行，并且依照連接極性逐個反向布放在一面；D2、D4、、、D8偶數(shù)序號二極管長度方向與PCB板的長度方向平行，并且依照連接極性順序布放在另一面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單顆高壓二極管替代電路的PCB布放版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的PCB板上所布放的二極管，對于電位差最大的兩個節(jié)點(diǎn)，Dl陽極與D3陰極之間和D3陽極與D5陰極之間設(shè)有槽狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆高壓二極管替代電路的PCB布放版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的PCB板的長度尺寸不大于1+Ν/2個等效二極管寬度，加上Ν/2個安全氣隙以及PCB板頭尾的外接線空間；所述的PCB板的寬度為1個等效二極管的長度。
專利摘要本實用新型公開一種單顆高壓二極管替代電路的PCB布放版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的PCB板為長方形，其包括N顆較低反向耐壓的替代二極管，以及N×M顆高阻值電阻；本實用新型通過采用多顆普通二極管串聯(lián)，并且將多顆串聯(lián)的高阻電阻分別與每個普通二極管并聯(lián)構(gòu)成均壓電路，將其安裝PCB板板上；并且通過在PCB板板的兩面交替放置元件和不斷轉(zhuǎn)換元件的放置方向，以盡可能小PCB板面積，確保了各個元器件之間的電氣絕緣間隙，實現(xiàn)簡單低成本替代目標(biāo)。
文檔編號H01L25/00GK202008996SQ20102063748
公開日2011年10月12日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者王業(yè)欣 申請人:福州高奇智芯電源科技有限公司