一、爬電距離與電氣間隙是什么?
在做PCB設(shè)計時,經(jīng)常會聽到“爬電距離”和“電氣間隙”這兩個詞,它們是電氣安全中最關(guān)鍵的兩個概念,尤其是在高壓、高功率、強電隔離等電路中。
- 爬電距離(Creepage Distance):指的是沿著絕緣表面兩個導(dǎo)電部分之間的最短路徑。打個比方,就是電會“爬”著絕緣表面走。
- 電氣間隙(Clearance Distance):是指穿越空氣兩個導(dǎo)電部分之間的最短距離,也就是電會“跳”過去的最短路徑。
二、爬電距離和電氣間隙為什么重要?
這兩個參數(shù)直接關(guān)系到PCB板的電氣安全性和可靠性。如果距離不足,就可能發(fā)生電擊、擊穿甚至起火等嚴(yán)重后果,尤其在下列場景中更要特別注意:
- 電源管理、高壓系統(tǒng)、通信設(shè)備、變頻器、充電樁等;
- 安規(guī)類產(chǎn)品需通過如UL、CE認(rèn)證;
- 需要長期在潮濕、多塵、污染環(huán)境中工作的電路板。
三、爬電距離和電氣間隙的確定方法
1. 按照工作電壓等級分類
IEC 60664-1 把電壓等級與所需爬電距離、電氣間隙做了明確規(guī)定:
| 額定電壓(Vrms) | 最小電氣間隙(mm) | 最小爬電距離(mm) |
| ≤ 50V | 0.2 | 0.2 |
| 125V | 0.8 | 1.25 |
| 250V | 1.5 | 2.5 |
| 400V | 3.0 | 5.0 |
| 600V | 5.0 | 8.0 |
注意:具體值還要考慮使用的絕緣材料、污染等級(Pollution Degree)以及過電壓類別(Overvoltage Category)。
2. 污染等級與材料組別
- 污染等級:
- 等級1:無污染或僅干燥的非導(dǎo)電污染
- 等級2:正常家電環(huán)境,偶爾電導(dǎo)污染
- 等級3:工業(yè)環(huán)境,頻繁潮濕、導(dǎo)電污染
- 材料組別(Material Group):
- I:CTI ≥ 600(高耐漏電性)
- II:400 ≤ CTI < 600
- IIIa/b:100 ≤ CTI < 400(常見FR4)
> CTI即耐漏電起痕指數(shù),參考IEC 60112。
四、PCB Layout中如何實際應(yīng)用?
作為一家有著20余年經(jīng)驗的PCB設(shè)計公司,我們在實際Layout時,會結(jié)合以下幾個方面來進(jìn)行設(shè)置:
1. 用設(shè)計規(guī)則設(shè)定最小距離(DRC)
大多數(shù)EDA軟件(如Allegro、Altium Designer、PADS等)都可以根據(jù)項目電壓等級,設(shè)置“Minimum Clearance Rules”來防止布線過程中的短路風(fēng)險。
2. 區(qū)分高壓與低壓區(qū)域
比如在電源模塊設(shè)計中,會將AC輸入?yún)^(qū)域與DC輸出區(qū)域物理隔離,保持至少6mm以上的爬電與電氣間隙。
3. 增加隔離槽或開窗
有時即使距離不夠,我們也會在PCB板上開槽或打孔,以拉長爬電路徑,這種方法在高壓產(chǎn)品中非常常見。
4. 符合UL 796與UL 60950標(biāo)準(zhǔn)
為了客戶后續(xù)安規(guī)認(rèn)證順利,我們在設(shè)計時默認(rèn)參考UL要求進(jìn)行最小安全距離布線。
五、合理設(shè)計爬電距離與電氣間隙,讓PCB更安全可靠
爬電距離和電氣間隙的設(shè)定,表面看是PCB上的一個參數(shù),實則是產(chǎn)品是否安全的重要門檻。宏力捷電子作為專業(yè)PCB設(shè)計公司,支持BGA封裝、盲埋孔設(shè)計、多層板布線優(yōu)化等復(fù)雜需求,并嚴(yán)格按照國際標(biāo)準(zhǔn)為客戶設(shè)置電氣安全距離,助您項目一次過審,放心生產(chǎn)。
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