【原创分享】电气间隙与爬电间距详解以及PCB中的处理方法

原创凡亿PCB 2023-06-16 08:02

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在高压PCB设计也就是开关电源PCB设计中比较重要的需要确定电气间隙和爬电距离，如果电气间隙和爬电间距过小的话，需要注意漏电的一个情况。

爬电间距与电气间隙的定义

电气间隙：可导电部件之间最最短的空间的距离。

爬电距离：可导电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离。

电气间隙、爬电间距图解

在设计高压PCB过程中，很多同学对电气间隙与爬电间距的值把握不住，当然电气间隙与爬电间距的值不是空穴来风的，是需要经过一系列的参数来确定，其中包括绝缘类型、绝缘材料、过电压以及污染等级这种参数因素来确定。

其中绝缘类型的等级介绍

◆ 功能绝缘：导电部分之间的绝缘，且仅是保证系统的正常运行。

◆ 基本绝缘：导电部分之间的绝缘，用来防止雷击。

◆ 补充绝缘：除基本绝缘之外的一种绝缘方式，如果基本绝缘失败的话用来进一步防止点击。

◆ 双绝缘：基本绝缘和补充绝缘的组合。

◆ 增强绝缘：一个单绝缘系统，通过决定相关的标准，提供防止点击的保护，等效于双绝缘。

◆ 安全绝缘：指导电部分的距离，包括双绝缘或者增强绝缘。

绝缘材料等级介绍

◆ 材料组1：CTI≥600

◆ 材料组2：400≤CTI<400

◆ 材料组3a：175≤CTI<400

◆ 材料组3b：100≤CTI<170

CTI：相对漏电起痕指数，材料表面能经受住50滴电解液（0.1%氯化氨水溶液）而形成漏电痕迹的最高电压值，单位为V。

开关电源材料组通常按照材料组3a，少数在材料组2，高压模组一般是材料组1.

过电压等级介绍

◆ 过电压等级1：只连接到电源的系统，且已经采取措施来限制电压浪涌，使浪涌电压足够低。

◆ 过电压等级2：应用于连接到一个固定电源的系统，包括家用设备和便携式设备。

◆ 过电压等级3：应用于连接到固定电源的系统，但是对于可靠性和可用性有特殊的要求，如工业系统

◆ 过电压等级4：应用于如连接电表的现场供电系统

开关电源通常按照过电压等级2（如消费类产品），少数按照过电压等级3（如工业类应用）。

污染等级介绍

◆ 污染等级1：没有或者只有干燥不导电的污染物出现，它们对系统的运行没有影响。

◆ 污染等级2：在正常状况下，只出现不导电的污染物。如果元件没有在运行状态下，露水会导致轻微的导电性。

◆ 污染等级3：允许可导电的污染物出现，例如，当出现露水时，通过正常状况下干燥的、不导电的污染物进行导电。

◆ 污染等级4：允许出现持续的污染物，如导电的粉尘、雨水和雪。

◆ 开关电源：通常按照污染等级2，极少数按照污染等级3。

假设当前系统电压为220V这个时候就可以去查表，通过下面的表格可以的得出脉冲的电压（Impulse voltage）这个值，以及这个过电压的等级（通过之前的描述可以得出，开关电源的过电压等级推荐过电压等级2）

那根据已知系统电压值，以及过电压值可以得到脉冲电压值为2500V。在看下面这张表，即可以直接得到电气间隙。

由上表可以直接得出电气间隙的值为1.5mm。

相对于爬电间距也是一样的，爬电间距则是看下面这个表。确定其爬电间距之前还需要知道工作电压以及前文提到的污染等级以及绝缘材料组，根据这几个值去确认高压设计中的爬电间距。假设当前工作电压为220V，通过前文可以知道开关电源以及消费类板子中的常用的污染等级和高压模块材料组，一般是参考污染等级2以及绝缘材料组3a，再通过下面这张表格去查找则可以得出其爬电间距的值为2.5mm。