高壓PCB設(shè)計(jì)：如何把控爬電距離和間隙距離？

高壓應(yīng)用需要比普通PCB更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)參數(shù)。

當(dāng)我是本科生時(shí)，我做了很多電化學(xué)蝕刻。我把它放在我的簡(jiǎn)歷上多年，因?yàn)椴稍L者總是對(duì)聽(tīng)到有關(guān)使用高壓電源和可怕化學(xué)品的興趣。后來(lái)，我意識(shí)到我不想被聘用，因?yàn)樗麄兿胍粋€(gè)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)工作環(huán)境漠不關(guān)心的人。

那時(shí)我開(kāi)始研究高壓爬電和清除PCB設(shè)計(jì)。我對(duì)高壓產(chǎn)品所需的標(biāo)準(zhǔn)感到驚訝。我也松了一口氣。雖然我不能阻止研究生從McGyvering我們的高壓產(chǎn)品，但我確實(shí)知道有板級(jí)保護(hù)和絕緣安全。

什么時(shí)候安全需要特定的間距規(guī)則？

并非每個(gè)PCB設(shè)計(jì)都有與高壓PCB設(shè)計(jì)所需的間距相同的嚴(yán)格規(guī)則。通常，如果您的產(chǎn)品的正常工作電壓達(dá)到或超過(guò)30 VAC或60 VDC，那么您應(yīng)該非常勤勉地考慮電路板設(shè)計(jì)中的間距規(guī)則。如果您有高密度電路板，特別是高壓電路板，則需要更加關(guān)注。高密度使間距變得更加棘手，對(duì)保護(hù)更為重要。

間距在高壓設(shè)計(jì)中更為重要，因?yàn)殡娐钒褰M件上的電壓使得兩個(gè)導(dǎo)電元件之間的電弧更容易發(fā)生在你的PCB上。任何確實(shí)發(fā)生的電弧都會(huì)給產(chǎn)品和用戶帶來(lái)更高的風(fēng)險(xiǎn)。為了幫助降低風(fēng)險(xiǎn)，PCB設(shè)計(jì)，間隙和爬電距離中有兩個(gè)主要間距測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。

什么是間隙？

清除是兩個(gè)導(dǎo)體之間通過(guò)空氣的最短距離。我記得它的定義是考慮到間隙清除;在我的頭撞到某物之前，空氣中有多少空間。如果PCB上任何位置的間隙太小，則過(guò)電壓事件可能會(huì)在電路板上的相鄰導(dǎo)電元件之間產(chǎn)生電弧。

間隙規(guī)則因PCB材料，電壓和環(huán)境而異條件。環(huán)境影響非常顯著。最常見(jiàn)的是，濕度會(huì)改變空氣的擊穿電壓并影響電弧放電的可能性?；覊m是另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)因素，因?yàn)榫奂赑CB表面的顆粒會(huì)隨著時(shí)間的推移形成軌道，縮短導(dǎo)體之間的距離。

電弧會(huì)損壞您的產(chǎn)品和用戶，因此電路板上的間距是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)。

什么是爬電PCB？

類(lèi)似于間隙，爬電距離測(cè)量PCB上導(dǎo)體之間的距離。然而，它不是測(cè)量空氣中的距離，而是測(cè)量沿著絕緣材料表面的最短距離。電路板材料和環(huán)境也會(huì)影響爬電距離要求。電路板上的水分或微粒積聚可以縮短爬電距離，與清除時(shí)相同。

當(dāng)您采用高密度設(shè)計(jì)時(shí)，爬電可能是難以滿足的要求。由于移動(dòng)軌道很少是首選，因此在設(shè)計(jì)中增加表面距離還有其他一些技巧。通過(guò)在軌道之間添加插槽或垂直隔離屏障，可以顯著增加爬電距離，而無(wú)需更改電路板上的走線布局。

考慮比較跟蹤指數(shù)（您的材料的CTI）

在工作電壓之后，間隙和漏電要求中最重要的因素來(lái)自PCB的材料屬性。材料的電絕緣由“比較跟蹤指數(shù)”或CTI值表示。 CTI表示為電壓，由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試確定，測(cè)量材料表面何時(shí)發(fā)生故障。

根據(jù)材料的擊穿值，有0到5個(gè)類(lèi)別。產(chǎn)品的強(qiáng)制絕緣等級(jí)基于這些CTI類(lèi)別。類(lèi)別5是最低的，值小于100 V.對(duì)于600+ V的故障，類(lèi)別0具有最強(qiáng)大且通常昂貴的材料選項(xiàng)。

PCB絕緣體材料具有不同的擊穿電壓和相應(yīng)的產(chǎn)品應(yīng)用安全類(lèi)別。

我該怎么辦？知道使用什么材料和間距？

由于PCB設(shè)計(jì)和材料選擇中存在很多變量，因此滿足安全要求和標(biāo)準(zhǔn)的最佳選擇是直接進(jìn)入源頭。我最常參考的標(biāo)準(zhǔn)有兩種。第一個(gè)是IPC-2221，它是PCB設(shè)計(jì)間隙和爬電距離指導(dǎo)的通用標(biāo)準(zhǔn)。第二個(gè)是IEC-60950-1（第2版）。 IEC版本是您想要為具有AC主電源或電池電源的任何IT產(chǎn)品閱讀的標(biāo)準(zhǔn)，特別是如果您想在國(guó)際上銷(xiāo)售這些產(chǎn)品。

由于不正確間距的后果因法律非遵守嚴(yán)重的死亡和破壞，非常值得花時(shí)間熟悉與您的設(shè)計(jì)相關(guān)的任何標(biāo)準(zhǔn)。此外，它還可以防止本科生自我摧毀。

識(shí)別和合并標(biāo)準(zhǔn)可能非常耗時(shí)，因此您應(yīng)該使用優(yōu)秀的設(shè)計(jì)軟件。 PCB設(shè)計(jì)的最佳軟件可讓您創(chuàng)建特定的設(shè)計(jì)規(guī)則，并幫助您在流程早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 AltiumDesigner?符合這些要求及更多要求;您可以在選擇電路板絕緣材料之前開(kāi)始設(shè)計(jì)！