電氣間隙:是指兩個導電零部件之間或導電零部件與設備界面之間測得的最短空間距離。此距離的量測并不限制采用何種途徑。例如某產品使用絕緣材料當外殼,此外殼的開孔或縫隙處都應當成導體考慮,就如有層鋁箔鋪于其上,依然須和內部的危險部件保持一定的距離,因為這些地方都是易于被使用者觸及的地方。

爬電距離:是指沿絕緣表面測得的兩人個導電零部件之間或導電零部件與設備防護界面之間的最短距離。一般而言,如果不是污染等級為1,爬電距離通常要大于電氣間隙。

電氣間隙與爬電距離與工作電壓、污染等級、海拔高度、絕緣材料等有關。PCB上的實際設計電氣間隙與爬電距離的要求,需要根據絕緣等級要求、工作電壓、污染等級、海拔高度、絕緣材料等具體細節,按標準要求進行查表計算。

海拔高度:根據巴斯成定律,一個和諧電場的崩潰電壓與氣壓和兩極間的距離之乘積成正比的,當兩極間的距離一定時,氣壓越小,崩潰電壓也就越低。而氣壓又與海拔高度成反比,因此海拔高度是影響空間距離的重要因素之一。

一般安全標準都將產品的最高海拔高度設為2000M,超過2000M就需要考慮一個修正因素,見下表:

電氣間隙和爬電距離國家標準

污染等級:若兩導體間的空間有了污染物,也同樣會影響絕緣程度。一般標準將污染劃分為四個等級:

污染等級1: 沒有污染物或只有干燥且非導電性的污染物出現??梢杂梅忾]外殼,或將電路板的表面涂覆,便能符合此一程度的污染

污染等級2:是指偶有導電性污染物出現的污染,例如水蒸氣的冷凝。一般僅有非導電性污染,但必須考慮到偶然的由于凝露造成的短暫導電性污染。

污染等級3:有導電性污染,或由于預期的凝露使非導電性污染變為導電性的。

污染等級4:造成持久性的導電性污染,例如由于導電塵?;蛴暄┧斐傻奈廴?。除非有關產品標準另有規定,工業用電器一般選取用于污染等級3級的環境,家用和類似用途的電器一般選取污染等級為2級的環境。

如對于一次電路及一次電路與二次電路之間的電氣間隙要求,IEC60950-2001是這樣規定的。

舉個例子講解

下圖是一個典型的AC-DC的開關電源關鍵部件結構示意圖,主要包括交流輸入部分、整流后的高壓直流部分、DCDC變換部分、人體操作可能接觸到的副邊電路、保護地等。下面以此圖為例簡單介紹開關電源實際設計中,不同零部件之間電氣間隙與爬電距離的計算。

電氣間隙和爬電距離國家標準

對于電路中各位置對大地,即交流輸入LN對地,整流后高壓直流對大地,原邊地對大地,副邊對大地等,全部需要采用基本絕緣;對于一次DC-DC線路內部器件,由于不存在電擊風險,只需要采用功能絕緣,保證電路正常工作,降低擊穿、打火風險;而對于一次電路對二次電路,如圖中BC對E,必須要采用加強絕緣,防止人員在接觸到二次電路時,具有危險性的一次電路造成電擊。

查表得,示意圖中不同位置的零部件之間電氣間隙與安全距離的最小要求如下表所示。

電氣間隙和爬電距離國家標準

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