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详解PCB设计中“爬电间距”与“电气间隙”

面包板社区  · 公众号  ·  · 2024-03-23 17:17

正文

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。







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