高压PCB设计：为何把控爬电距离和间隙距离？

高压PCB设计：为何把控爬电距离和间隙距离？

当我是本科生时，我做了很多电化学蚀刻。我把它放在我的简历上多年，因为采访者总是对听到有关使用高压电源和可怕化学品的兴趣。后来，我意识到我不想被聘用，因为他们想要一个对高风险工作环境漠不关心的人。

那时我开始研究高压爬电和清除PCB设计。我对高压产品所需的标准感到惊讶。我也松了一口气。虽然我不能阻止研究生从McGyvering我们的高压产品，但我确实知道有板级保护和绝缘安全。

什么时候安全需要特定的间距规则？

并非每个PCB设计都有与高压PCB设计所需的间距相同的严格规则。通常，如果您的产品的正常工作电压达到或超过30 VAC或60 VDC，那么您应该非常勤勉地考虑电路板设计中的间距规则。如果您有高密度电路板，特别是高压电路板，则需要更加关注。高密度使间距变得更加棘手，对保护更为重要。

间距在高压设计中更为重要，因为电路板组件上的电压使得两个导电元件之间的电弧更容易发生在你的PCB上。任何确实发生的电弧都会给产品和用户带来更高的风险。为了帮助降低风险，PCB设计，间隙和爬电距离中有两个主要间距测量标准。

什么是间隙？

清除是两个导体之间通过空气的最短距离。我记得它的定义是考虑到间隙清除;在我的头撞到某物之前，空气中有多少空间。如果PCB上任何位置的间隙太小，则过电压事件可能会在电路板上的相邻导电元件之间产生电弧。

间隙规则因PCB材料，电压和环境而异条件。环境影响非常显着。最常见的是，湿度会改变空气的击穿电压并影响电弧放电的可能性。灰尘是另一个标准因素，因为聚集在PCB表面的颗粒会随着时间的推移形成轨道，缩短导体之间的距离。

电弧会损坏您的产品和用户，因此电路板上的间距是一个关键的设计参数。

什么是爬电PCB？

类似于间隙，爬电距离测量PCB上导体之间的距离。然而，它不是测量空气中的距离，而是测量沿着绝缘材料表面的最短距离。电路板材料和环境也会影响爬电距离要求。电路板上的水分或微粒积聚可以缩短爬电距离，与清除时相同。

当您采用高密度设计时，爬电可能是难以满足的要求。由于移动轨道很少是首选，因此在设计中增加表面距离还有其他一些技巧。通过在轨道之间添加插槽或垂直隔离屏障，可以显着增加爬电距离，而无需更改电路板上的走线布局。

考虑比较跟踪指数（您的材料的CTI）

在工作电压之后，间隙和漏电要求中最重要的因素来自PCB的材料属性。材料的电绝缘由“比较跟踪指数”或CTI值表示。CTI表示为电压，由标准测试确定，测量材料表面何时发生故障。

根据材料的击穿值，有0到5个类别。产品的强制绝缘等级基于这些CTI类别。类别5是最低的，值小于100 V.对于600+ V的故障，类别0具有最强大且通常昂贵的材料选项。

PCB绝缘体材料具有不同的击穿电压和相应的产品应用安全类别。

我该怎么办？知道使用什么材料和间距？

由于PCB设计和材料选择中存在很多变量，因此满足安全要求和标准的最佳选择是直接进入源头。我最常参考的标准有两种。第一个是IPC-2221，它是PCB设计间隙和爬电距离指导的通用标准。第二个是IEC-60950-1（第2版）。IEC版本是您想要为具有AC主电源或电池电源的任何IT产品阅读的标准，特别是如果您想在国际上销售这些产品。

由于不正确间距的后果因法律非遵守严重的死亡和破坏，非常值得花时间熟悉与您的设计相关的任何标准。此外，它还可以防止本科生自我摧毁。

识别和合并标准可能非常耗时，因此您应该使用优秀的设计软件。PCB设计的最佳软件可让您创建特定的设计规则，并帮助您在流程早期发现问题。AltiumDesigner®符合这些要求及更多要求;您可以在选择电路板绝缘材料之前开始设计！

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