在处理高压电路板时，请记住布置电路板的基本规则是它们会携带危险电压。
高压板设计需要了解国际安全标准，例如IPC 2221A和UL 60950-1。在本文中，您将从高压PCB 设计角度了解一些重要的关键考虑因素。
高压电路板中的爬电和间隙注意事项
您的电路板所使用的系统或产品必须符合 IEC 或 UL 标准。承受危险电压的导体之间允许的最小距离将包括很大的安全裕度，这取决于：
- 峰值工作电压和层压材料。阅读我们关于如何选择用于制造的 PCB 材料和层压板的文章。
- 操作环境（水分、颗粒物和海拔高度）。
- 相对于人类访问或接近的电路位置，以及所涉及的走线是在内部还是外部？
- 外层所需的间距还取决于走线是涂层还是裸露。
如果间隙太小，瞬态过电压事件会导致导体之间产生电弧。这是一个几乎瞬时的故障，直到另一个这样的过电压事件才会再次发生。爬电间距不足导致的故障可能需要更长的时间才能发生。
如果您的系统或产品需要符合国际安全标准，那么确定要使用的间距很简单。查找与产品类别相关的标准，并遵守与您的应用程序详细信息相关的列表值。例如，IEC-60950-1（第二版）是大多数国际销售的 IT 产品的参考文件，这些产品由交流电源或电池供电，并适用于这些产品的初级侧和直流次级电路。该标准的第 2.10.3 节定义了所需的间隙。因此，过电压（包括设备内产生的瞬态电压和峰值电压）不会导致故障。从 2J 到 2M 的一系列表格解释了如何根据应用的详细信息计算间隙。接下来，第 2.10 节。图 4 说明了如何确定爬电距离所需的间距。检查我们的帖子PCB 线间距对于爬电距离和间隙的重要性，以获得更多洞察力。
高压电路中的电气间隙与爬电距离电气间隙和爬电距离有什么区别？间隙是通过空气测量的两个导体之间的最短距离。爬电距离是两个导体之间的最短距离，沿分隔它们的绝缘表面测量。如果间隙或爬电距离太小，则可能会在导体之间发生电气故障。如果间隙太小，瞬态过电压事件可能会导致导体之间产生电弧，尤其是在空气中有灰尘或潮湿的情况下。这是一个几乎瞬时的故障，直到另一个这样的过电压事件才会再次发生。爬电间距不足导致的故障可能需要更长的时间才能发生。
随着时间的推移，通常源于灰尘堆积和湿气，电流从一个导体泄漏到另一个导体的路径（换句话说，轨道）可能会发展并导致它们之间的绝缘材料表面逐渐击穿。造成这种情况的机制不是电压尖峰——尽管这可能有所贡献——而是持续存在的高电压与比较漏电起痕指数 (CTI) 过低的绝缘材料相结合。
CTI 是一种材料作为电绝缘体的量度，表示为在标准化测试下材料表面击穿的电压。PCB 层压板制造商发布其产品的 CTI 数据。为方便起见，将击穿电压分为六类：耐压值 600V 及以上时最高为 0，低于 100V 时最低为 5。例如，传统 FR4的比较跟踪指数为 175 至 249V，属于第 3 类。
传统的 FR4 具有 175 至 249 伏的比较起痕指数。
所有电气安全标准的首要目标是防止任何触电危险。假设电路通电时没有人会靠近电路。在这种情况下，承受危险电压的导体之间的电气间隙和爬电距离可以是确保电路正常工作且不会恶化的最小值。IEC-60950-1 规定了与电路相对于人体接触的物理位置、电压和操作环境相关的五个不断增加的强制绝缘等级。自然，避免电击或电路退化危险的最佳策略是将走线间隔尽可能远，但该距离通常无法满足爬电距离要求。在这些情况下可以做什么？
如果转向具有更好 CTI 的材料不可行，则在两条迹线之间的空间中布线一个槽可以增加爬电距离。沿着层压板表面从一条迹线到另一条迹线的泄漏必须绕过气隙。或者，可以在空间中放置一个绝缘材料的垂直屏障，这将增加爬电距离和电气间隙。
在考虑布局的爬电距离和间隙要求时，请记住组装高压电路板上的间距。带电元件的非绝缘边缘与相邻元件的边缘之间的距离可能太小而无法满足间隙要求，即使它们的走线之间的爬电距离足够。此外，在组装过程中可能需要进行一些操作以满足间隙要求。例如，使用灌封化合物将功率半导体封装上的引线与附近的一些组件隔离开来。
如果您的项目不需要遵守特定的安全标准，您可以依靠最新版本的 IPC-2221（PCB 设计通用标准）来获得间隙和爬电距离指导。在任何情况下，就合适的材料（您可以阅读我们关于如何选择 HDI PCB 材料的文章）和设计替代方案咨询您的 PCB 制造商和组装商，这将帮助您以尽可能低的成本实现满足您的性能目标的安全产品。
我们快速了解布置涉及危险电压量的高压电路板的基础知识，这只是一个机会，可以在您开始旅程时指出一些有用且希望熟悉的指南。
高压电路板的爬电和间隙是所有安全措施的重要组成部分。这就是为什么设计工程师必须在整个设计阶段满足产品安全标准以避免任何失败的机会。爬电距离和电气间隙的概念不仅适用于 PCB，也适用于放置在其上的元件。
来源：电子资料库
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