【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(gè)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(duì)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(jí)這種參數(shù)因素來確定。

其中絕緣類型的等級(jí)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(gè)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(jí)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(duì)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(jí)介紹

◆ 過電壓等級(jí)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(jí)2：應(yīng)用于連接到一個(gè)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(jí)3：應(yīng)用于連接到固定電源的系統(tǒng)，但是對(duì)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(jí)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(jí)2（如消費(fèi)類產(chǎn)品），少數(shù)按照過電壓等級(jí)3（如工業(yè)類應(yīng)用）。

污染等級(jí)介紹

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

◆ 污染等級(jí)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(huì)導(dǎo)致輕微的導(dǎo)電性。

◆ 污染等級(jí)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(jí)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(jí)2，極少數(shù)按照污染等級(jí)3。

假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)電壓為220V這個(gè)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(gè)值，以及這個(gè)過電壓的等級(jí)（通過之前的描述可以得出，開關(guān)電源的過電壓等級(jí)推薦過電壓等級(jí)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(duì)于爬電間距也是一樣的，爬電間距則是看下面這個(gè)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(jí)以及絕緣材料組，根據(jù)這幾個(gè)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(jí)和高壓模塊材料組，一般是參考污染等級(jí)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(gè)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)。