高压電(diàn)路板和安全标准

2021-04-25

高压電(diàn)路板和安全标准

高压電(diàn)路板中的爬電(diàn)和電(diàn)气间隙注意事项

您的主板所针对的系统或产品必须符合IEC或UL标准。承受危险電(diàn)压的导體(tǐ)之间允许的最小(xiǎo)距离将包括较大的安全裕度，具體(tǐ)取决于：

峰值工作電(diàn)压和层压材料。阅读我们有(yǒu)关如何选择PCB材料和层压板进行制造的文(wén)章。

操作环境（湿度，微粒和高度）。

電(diàn)路位置是相对于人类进入还是接近，以及所涉及的走線(xiàn)是在内部还是外部？

外层所需的间距还取决于走線(xiàn)是带涂层的还是裸露的。

如果间隙太小(xiǎo)，则瞬态过電(diàn)压事件可(kě)能(néng)会导致导體(tǐ)之间产生電(diàn)弧。这实际上是瞬时故障，直到再次发生此类过電(diàn)压事件时才发生。由于爬電(diàn)距离不足而导致的故障可(kě)能(néng)需要更長(cháng)的时间才能(néng)发生。

如果您的系统或产品需要符合國(guó)际安全标准，那么确定要使用(yòng)的间距很(hěn)简单。查找与产品类别相关的标准，并遵守有(yǒu)关应用(yòng)程序详细信息的列表值。例如，IEC-60950-1（第二版）是要咨询的，要在國(guó)际上出售的大多(duō)数IT产品的文(wén)档，这些产品由交流電(diàn)源或電(diàn)池供電(diàn)，并应用(yòng)于这些产品的一次侧和直流二次侧電(diàn)路。该标准的第2.10.3节定义了所需的间隙。因此，过電(diàn)压，包括瞬变和设备内部产生的峰值電(diàn)压，不会引起故障。一系列表格，从2J到2M，说明了如何根据您的申请的详细信息计算间隙。接下来，第2.10节。图4说明了如何确定爬電(diàn)距离。

高压電(diàn)路中的電(diàn)气间隙与爬電(diàn)距离

爬電(diàn)和间隙注意事项

電(diàn)气间隙和爬電(diàn)距离有(yǒu)什么區(qū)别？间隙是通过空气测量的两个导體(tǐ)之间的最短距离。爬電(diàn)距离是两个导體(tǐ)之间沿着绝缘體(tǐ)表面分(fēn)开的最短距离。如果间隙或爬電(diàn)距离太小(xiǎo)，则导體(tǐ)之间可(kě)能(néng)会发生電(diàn)气故障。如果间隙太小(xiǎo)，则瞬态过電(diàn)压事件可(kě)能(néng)会导致导體(tǐ)之间产生電(diàn)弧，尤其是在空气中或潮湿的环境中。这实际上是瞬时故障，直到再次发生此类过電(diàn)压事件时才发生。由于爬電(diàn)距离不足而导致的故障可(kě)能(néng)需要更長(cháng)的时间才能(néng)发生。

随着时间的流逝，通常是由于灰尘堆积和湿气，電(diàn)流从一个导體(tǐ)泄漏到另一导體(tǐ)的路径（换句话说，一条轨道）会形成并导致它们之间的绝缘材料表面逐渐破裂。产生这种现象的机制不是電(diàn)压尖峰（尽管可(kě)能(néng)会造成这种情况），而是持续存在高電(diàn)压以及比较跟踪指数（CTI）太低的绝缘材料。

CTI是作為(wèi)绝缘體(tǐ)的材料的量度，并表示為(wèi)在标准测试下材料表面破裂的電(diàn)压。PCB层压板制造商(shāng)会发布其产品的CTI数据。為(wèi)方便起见，击穿電(diàn)压分(fēn)為(wèi)六类：对于600V及更高的耐压值，最高额定值為(wèi)0；对于低于100V的额定值，最低额定值為(wèi)5。例如，常规FR4的相对跟踪指数為(wèi)175至249V，将其置于类别3中。

常规FR4的相对跟踪指数范围為(wèi)175至249伏。

高压電(diàn)路的安全标准

所有(yǒu)電(diàn)气安全标准的首要目标是防止任何電(diàn)击危险。假设没有(yǒu)人在電(diàn)路通電(diàn)时靠近電(diàn)路。在这种情况下，承受危险電(diàn)压的导體(tǐ)之间的電(diàn)气间隙和爬電(diàn)距离应為(wèi)最小(xiǎo)值，以确保電(diàn)路正常工作且不会劣化。IEC-60950-1指定了五种递增级别的强制绝缘，这些强制绝缘与電(diàn)路相对于人的接触点，電(diàn)压和操作环境的物(wù)理(lǐ)位置有(yǒu)关。自然，避免電(diàn)击或電(diàn)路退化的危险的最佳策略是使空间走線(xiàn)尽可(kě)能(néng)遠(yuǎn)，但通常，该距离将不满足爬電(diàn)距离的要求。在这些情况下该怎么办？

如果转向具有(yǒu)更好CTI的材料是不可(kě)行的，则在两条走線(xiàn)之间的空间中布線(xiàn)一个槽会增加爬電(diàn)距离。沿着层压板表面从一条迹線(xiàn)到另一条迹線(xiàn)的泄漏必须围绕气隙行进。或者，可(kě)以在空间中放置绝缘材料的垂直屏障，这将同时增加爬電(diàn)距离和電(diàn)气间隙。

在考虑布局的爬電(diàn)距离和電(diàn)气间隙要求时，请记住已组装的高压電(diàn)路板上的间距。即使带電(diàn)元件的未绝缘边缘和相邻元件的边缘之间的爬電(diàn)距离足够，它们之间的距离也可(kě)能(néng)太小(xiǎo)而无法满足间隙要求。此外，在组装过程中可(kě)能(néng)需要一些操作才能(néng)满足间隙要求。例如，使用(yòng)灌封化合物(wù)将功率半导體(tǐ)封装上的引線(xiàn)与附近的某些组件隔离。

如果您的项目不需要遵循特定的安全标准，则可(kě)以使用(yòng)最新(xīn)版本的IPC-2221（PCB设计的通用(yòng)标准）来获取電(diàn)气间隙和爬電(diàn)距离指南。无论如何，请与您的PCB制造商(shāng)和组装商(shāng)就合适的材料进行咨询和设计替代方案，这将帮助您以最低的成本获得满足您的性能(néng)目标的安全产品。

我们快速浏览涉及危险電(diàn)压量的高压電(diàn)路板布局的基础知识，只是一个机会，可(kě)以在您开始旅程时指出一些有(yǒu)用(yòng)且希望熟悉的指南。

高压電(diàn)路板上的爬電(diàn)和電(diàn)气间隙是所有(yǒu)安全措施的重要组成部分(fēn)。这就是為(wèi)什么设计工程师必须在整个设计阶段都达到产品安全标准，以免发生任何故障的原因。爬電(diàn)距离和间隙的概念不仅适用(yòng)于PCB，还适用(yòng)于放置在PCB上的组件。