在高压PCB设计中，开关电源PCB设计中要注意电气间隙和爬电距离，距离不够会引起漏电。 通用标准（不同行业有区别，如灯具，电动车等），需要经过认证的产品：按照标准查表设计 GB4943.1对应EC60950.1(IEC62368-1)，GB/T16935.1-2008对应IEC60664.1 IPC-2221 电气间隙和爬电距离在PCB的设计中，影响电气性能，安全和可靠性 电气间隙和爬电距离与电压，绝缘材料（介电常数，耐电弧性能），温湿度，污染，导电有关。 电气间隙 爬电地址 根据IEC60950标准定义 定义 通过空气测量两个导电对象之间或导电部件和设备边界表面之间的最短路径空气间隙 通过沿着绝缘材料表面测量两个导电物体之间的最短路径爬电距离 不足的解决办法 开槽1mm问题 电气间隙不够，开槽不一定能解决电气间隙问题 大于1mm的开槽能增加表面爬电距离不能增加电气间隙 电气间隙不足解决方案 1通过绝缘材料并且在可能的情况下通过双侧搭建实现间隔； 2高低电压隔离，顶部放置高电压，底部放置低电压。 爬电距离稀疏的解决方案 a图表示多层表面，电爬距离是在节点之间PCB表面上测量； b图表示V形槽可以增加节点之间的表面距离，增加的长度仅沿沿岸测量其减少到1mm宽度的点； c图表示多层，进一步可以增加表面距离，但宽度必须为1mm或更大，加工成本更贵； d图表示在PCB上直接开，槽大于1mm的槽们可以藏家表面距离，简单实用。 电子钯及PCB电气隔离距离参考 变压器内部的电气隔离距离参考 变压器内部的电气隔离距离是指变压器挡墙的宽度的总和，如果变压器挡墙的宽度为3mm，那么变压器的电气隔离距离等于6mm（变压器挡墙的宽度相同）。如果变压器没有墙，那么变压器的隔离距离就等于所用胶纸的厚度。另外，对于AC-DC电源，变压器初、间结构应用三层胶纸隔离，DC-DC电源，只可用二层胶纸隔离。以下数值未包括裕量： 注：变压器的引脚如果没有套上绝缘套管，那么在引脚处的隔离距离也可能绕过胶纸加护墙的厚度，所以变压器的引脚需要套上绝缘套管且套管要穿越挡墙。 保险丝前面L、N线之间的电气间隙=2.0mm。 保险丝后面L、N线之间的电气间隙=1.5mm。 220V电气间隙和爬升电距离结论 电气间隙>2mm 爬电距离>2.5mm 如果遇到无法满足爬电距离的位置，开>1mm槽满足设计需求，防止漏电。
电器应用中常用的隔离器件有光耦、继电器、变压器。❤光耦属于流控型元件，以光为媒介传输信号：电→光→电，输入端是发光二极管，输出端是光敏半导体。光耦的核心应用是隔离作用，常用于输入与输出之间无共地的系统。所以输入与输出之间的耐压可达上千伏特。很多通讯模块也是光耦隔离的，更容易实现各个系统之间的连接，完全不用考虑是否共地。如图1为光耦控制继电器（小功率），为使光耦能有效驱动继电器，那么输出端的阻抗应较小，所以输入端的电流应较大，具体原因见下面分析。图1：光耦控制继电器 如图2为开关信号经过光耦隔离输入至单片机，图中24V与3.3V不是共地的，且在控制系统中数字电压3.3V驱动能力有限，所以通常用开关电源的24V或12V作为开关信号的电源。图2：输入输出隔离 以上两种普通的应用看似简单，但要正确使用光耦，就必须掌握光耦的输入和输出到底是什么关系？❤光耦分为线性光耦和非线性光耦，实际常规应用中线性光耦较多，因为线性光耦可以替代非线性光耦，现在以线性光耦（PS2561A）做以下实验，换种角度了解TA的魅力。如图3所示，调节光耦输入电流IF，测量输出的CE阻抗。图3：输入电流IF与输出CE阻抗关系实验 左边为输入电流IF，右边为输出CE阻抗 如图4所示，光耦输入与输出的限流电阻都是1k，且输入电压都相同，于是调节稳压源的电压值，可以得到光耦输入电流IF与输出电流IC的关系。图4：输入电流IF与输出电流IC的关系实验 左边为输入电流IF，右边为输出电流IC ❤如图5得到的实验数据，输出电流IC与输入电流IF曲线趋势基本一致，CE阻抗小于1k左右呈线性变化。且最低阻抗大于100Ω。 图5：实验数据所以使用线性光耦传递开关信号时，需要合理匹配输入电阻的大小，图1中输入电阻360Ω，光耦输入正向压降1V左右，所输入电流IC为(5-1)/360≈11mA，光耦输出CE阻抗200Ω多点，而继电器HFD2线圈阻抗2880Ω，此时可正常驱动继电器，若IC电流变小，则CE阻抗变大后会导致不能正常驱动继电器。❤线性光耦主要用于模拟信号的传递，输出相当于一个可变电阻。在开关电源中很常见，利用光藕做反馈，把高压和低压隔离。常用的有PC817、PS2561、PS2801。如前面例子也常用于开关信号。图7为图6中开关电源内部的线性光耦，开关电源的输出电压经过线性光耦隔离并反馈到控制芯片达到实时调节输出电压的目的。图6：光耦在开关电源中的应用 图7：开关电源内部的光耦 ❤非线性光耦主要用于开关信号（或数字信号）的传递，常用的4N系列的有4N25、4N26以及TIL117；另外还有高速光耦，如6N136、6N137、PS9714、PS9715等。多用于通讯隔离以及PWM波控制（可有效降低电磁干扰），判断是不是高速光耦，看数据手册是否注明 High speed（1Mbps、10Mbps）。❤要点①光耦的核心应用是隔离作用；②相同电压下线性光耦输入电阻与输出电阻相同时，输出电流IC基本与输入电流IF一致；即使输入与输出电压不同，也可以匹配输出与输入的电阻来实现；③用于开关信号线性光耦和非线性光耦都可以，反过来线性光耦电路中不能用非线性光耦代替。④非线性光耦要比线性光耦响应速度快，类似于比较器比运算放大器响应速度快一样。最后欢迎各位硬件组长、硬件经理、硬件总监购买我们整理的优质硬件设计资料：7G 保姆级高质量硬件设计资料
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01输出电压异常 输出电压过高或过低：可能是由于反馈回路故障、基准电压不准确、变压器匝数比不合适等原因引起。例如，反馈电阻阻值变化、光耦损坏等都可能导致输出电压偏离设定值。 电压不稳定：在负载变化或输入电压波动时，输出电压出现较大幅度的波动。这可能是由于稳压控制电路响应速度慢、滤波电容容量不足或损坏等原因造成。 02输出电流异常 输出电流不足：可能是由于功率开关管导通不良、变压器绕组短路、输出滤波电感饱和等原因导致。例如，功率开关管老化、驱动不足会使导通电阻增大，从而限制了输出电流。 过流保护频繁触发：当负载电流超过设定值时，开关电源应启动过流保护功能。但如果过流保护阈值设置不合理、检测电路故障或负载存在瞬间大电流冲击等情况，就会导致过流保护频繁触发，影响电源的正常工作。 03纹波噪声过大 高频纹波：主要由开关频率及其谐波引起，通常是由于输出滤波电容容量不足、电感值不合适或 PCB 布局不合理导致。例如，滤波电容的等效串联电阻(ESR)过大，会使高频纹波无法有效滤除。 低频纹波：一般是由输入电源的波动或负载变化引起的，可能是由于输入滤波不良、反馈回路响应慢等原因造成。 04发热严重 功率开关管发热：功率开关管在导通和截止过程中会产生较大的功耗，如果散热设计不合理，如散热片面积过小、风道不畅等，就会导致开关管温度过高。 变压器发热：变压器的磁芯损耗和绕组电阻损耗会产生热量，如果变压器设计不合理或工作在饱和状态，就会发热严重。此外，变压器的绕制工艺不良也可能导致局部过热。 05电磁干扰(EMI)问题 传导干扰：开关电源的高频开关动作会产生电磁干扰，通过电源线传导到其他设备。这可能是由于输入滤波器设计不合理、接地不良或 PCB 布线不合理等原因引起。 辐射干扰：开关电源的电磁场会向空间辐射电磁干扰，影响周围的电子设备。辐射干扰主要与开关频率、功率等级、PCB 布局和外壳屏蔽等因素有关。
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