【原創(chuàng)分享】電氣間隙與爬電間距詳解以及PCB中的處理方法

在高壓PCB設(shè)計(jì)也就是開關(guān)電源PCB設(shè)計(jì)中比較重要的需要確定電氣間隙和爬電距離，如果電氣間隙和爬電間距過小的話，需要注意漏電的一個情況。

爬電間距與電氣間隙的定義

電氣間隙：可導(dǎo)電部件之間最最短的空間的距離。

爬電距離：可導(dǎo)電部件之間沿絕緣材料表面的最短距離。

電氣間隙、爬電間距圖解

在設(shè)計(jì)高壓PCB過程中，很多同學(xué)對電氣間隙與爬電間距的值把握不住，當(dāng)然電氣間隙與爬電間距的值不是空穴來風(fēng)的，是需要經(jīng)過一系列的參數(shù)來確定，其中包括絕緣類型、絕緣材料、過電壓以及污染等級這種參數(shù)因素來確定。

其中絕緣類型的等級介紹

◆ 功能絕緣：導(dǎo)電部分之間的絕緣，且僅是保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

◆ 基本絕緣：導(dǎo)電部分之間的絕緣，用來防止雷擊。

◆ 補(bǔ)充絕緣：除基本絕緣之外的一種絕緣方式，如果基本絕緣失敗的話用來進(jìn)一步防止點(diǎn)擊。

◆ 雙絕緣：基本絕緣和補(bǔ)充絕緣的組合。

◆ 增強(qiáng)絕緣：一個單絕緣系統(tǒng)，通過決定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，提供防止點(diǎn)擊的保護(hù)，等效于雙絕緣。

◆ 安全絕緣：指導(dǎo)電部分的距離，包括雙絕緣或者增強(qiáng)絕緣。

絕緣材料等級介紹

◆ 材料組1：CTI≥600

◆ 材料組2：400≤CTI<400

◆ 材料組3a：175≤CTI<400

◆ 材料組3b：100≤CTI<170

CTI：相對漏電起痕指數(shù)，材料表面能經(jīng)受住50滴電解液（0.1%氯化氨水溶液）而形成漏電痕跡的最高電壓值，單位為V。

開關(guān)電源材料組通常按照材料組3a，少數(shù)在材料組2，高壓模組一般是材料組1.

過電壓等級介紹

◆ 過電壓等級1：只連接到電源的系統(tǒng)，且已經(jīng)采取措施來限制電壓浪涌，使浪涌電壓足夠低。

◆ 過電壓等級2：應(yīng)用于連接到一個固定電源的系統(tǒng)，包括家用設(shè)備和便攜式設(shè)備。

◆ 過電壓等級3：應(yīng)用于連接到固定電源的系統(tǒng)，但是對于可靠性和可用性有特殊的要 求，如工業(yè)系統(tǒng)

◆ 過電壓等級4：應(yīng)用于如連接電表的現(xiàn)場供電系統(tǒng)

開關(guān)電源通常按照過電壓等級2（如消費(fèi)類產(chǎn)品），少數(shù)按照過電壓等級3（如工業(yè)類應(yīng)用）。

污染等級介紹

◆ 污染等級1：沒有或者只有干燥不導(dǎo)電的污染物出現(xiàn)，它們對系統(tǒng)的運(yùn)行沒有影響。

◆ 污染等級2：在正常狀況下，只出現(xiàn)不導(dǎo)電的污染物。如果元件沒有在運(yùn)行狀態(tài)下，露水會導(dǎo)致輕微的導(dǎo)電性。

◆ 污染等級3：允許可導(dǎo)電的污染物出現(xiàn)，例如，當(dāng)出現(xiàn)露水時(shí)，通過正常狀況下干 燥的、不導(dǎo)電的污染物進(jìn)行導(dǎo)電。

◆ 污染等級4：允許出現(xiàn)持續(xù)的污染物，如導(dǎo)電的粉塵、雨水和雪。

◆ 開關(guān)電源：通常按照污染等級2，極少數(shù)按照污染等級3。

假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)電壓為220V這個時(shí)候就可以去查表，通過下面的表格可以的得出脈沖的電壓（Impulse voltage）這個值，以及這個過電壓的等級（通過之前的描述可以得出，開關(guān)電源的過電壓等級推薦過電壓等級2）

那根據(jù)已知系統(tǒng)電壓值，以及過電壓值可以得到脈沖電壓值為2500V。在看下面這張表，即可以直接得到電氣間隙。

由上表可以直接得出電氣間隙的值為1.5mm。

相對于爬電間距也是一樣的，爬電間距則是看下面這個表。確定其爬電間距之前還需要知道工作電壓以及前文提到的污染等級以及絕緣材料組，根據(jù)這幾個值去確認(rèn)高壓設(shè)計(jì)中的爬電間距。假設(shè)當(dāng)前工作電壓為220V，通過前文可以知道開關(guān)電源以及消費(fèi)類板子中的常用的污染等級和高壓模塊材料組，一般是參考污染等級2以及絕緣材料組3a，再通過下面這張表格去查找則可以得出其爬電間距的值為2.5mm。

通過上文介紹基本可以大概了解爬電間距以及電氣間隙，那在PCB中如何進(jìn)行處理呢，可以看到下面整張圖，電氣間隙的間距再PCB中布局來調(diào)整器件焊盤到焊盤的間距，而爬電間距有時(shí)候假如PCB板上的空間比較緊張的時(shí)候則可以通過挖槽增加爬電間距。

在PCB中的設(shè)計(jì)方法

下圖中是220V的一個爬電間距，讓其爬電間距保證大于2.5mm即可。

如果遇到一些地方無法滿足爬電間距的地方，則可以進(jìn)行開槽。其開槽寬度最小滿足1mm的寬度。防止漏電的風(fēng)險(xiǎn)。