一、爬电距离与电气间隙是什么?
在做PCB设计时,经常会听到“爬电距离”和“电气间隙”这两个词,它们是电气安全中最关键的两个概念,尤其是在高压、高功率、强电隔离等电路中。
- 爬电距离(Creepage Distance):指的是沿着绝缘表面两个导电部分之间的最短路径。打个比方,就是电会“爬”着绝缘表面走。
- 电气间隙(Clearance Distance):是指穿越空气两个导电部分之间的最短距离,也就是电会“跳”过去的最短路径。
二、爬电距离和电气间隙为什么重要?
这两个参数直接关系到PCB板的电气安全性和可靠性。如果距离不足,就可能发生电击、击穿甚至起火等严重后果,尤其在下列场景中更要特别注意:
- 电源管理、高压系统、通信设备、变频器、充电桩等;
- 安规类产品需通过如UL、CE认证;
- 需要长期在潮湿、多尘、污染环境中工作的电路板。
三、爬电距离和电气间隙的确定方法
1. 按照工作电压等级分类
IEC 60664-1 把电压等级与所需爬电距离、电气间隙做了明确规定:
| 额定电压(Vrms) | 最小电气间隙(mm) | 最小爬电距离(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:具体值还要考虑使用的绝缘材料、污染等级(Pollution Degree)以及过电压类别(Overvoltage Category)。
2. 污染等级与材料组别
- 污染等级:
- 等级1:无污染或仅干燥的非导电污染
- 等级2:正常家电环境,偶尔电导污染
- 等级3:工业环境,频繁潮湿、导电污染
- 材料组别(Material Group):
- I:CTI ≥ 600(高耐漏电性)
- II:400 ≤ CTI < 600
- IIIa/b:100 ≤ CTI < 400(常见FR4)
> CTI即耐漏电起痕指数,参考IEC 60112。
四、PCB Layout中如何实际应用?
作为一家有着20余年经验的PCB设计公司,我们在实际Layout时,会结合以下几个方面来进行设置:
1. 用设计规则设定最小距离(DRC)
大多数EDA软件(如Allegro、Altium Designer、PADS等)都可以根据项目电压等级,设置“Minimum Clearance Rules”来防止布线过程中的短路风险。
2. 区分高压与低压区域
比如在电源模块设计中,会将AC输入区域与DC输出区域物理隔离,保持至少6mm以上的爬电与电气间隙。
3. 增加隔离槽或开窗
有时即使距离不够,我们也会在PCB板上开槽或打孔,以拉长爬电路径,这种方法在高压产品中非常常见。
4. 符合UL 796与UL 60950标准
为了客户后续安规认证顺利,我们在设计时默认参考UL要求进行最小安全距离布线。
五、合理设计爬电距离与电气间隙,让PCB更安全可靠
爬电距离和电气间隙的设定,表面看是PCB上的一个参数,实则是产品是否安全的重要门槛。宏力捷电子作为专业PCB设计公司,支持BGA封装、盲埋孔设计、多层板布线优化等复杂需求,并严格按照国际标准为客户设置电气安全距离,助您项目一次过审,放心生产。
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