电气间隙:是指两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间测得的最短空间距离。此距离的量测并不限制采用何种途径。例如某产品使用绝缘材料当外壳,此外壳的开孔或缝隙处都应当成导体考虑,就如有层铝箔铺于其上,依然须和内部的危险部件保持一定的距离,因为这些地方都是易于被使用者触及的地方。

爬电距离:是指沿绝缘表面测得的两人个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短距离。一般而言,如果不是污染等级为1,爬电距离通常要大于电气间隙。

电气间隙与爬电距离与工作电压、污染等级、海拔高度、绝缘材料等有关。PCB上的实际设计电气间隙与爬电距离的要求,需要根据绝缘等级要求、工作电压、污染等级、海拔高度、绝缘材料等具体细节,按标准要求进行查表计算。

海拔高度:根据巴斯成定律,一个和谐电场的崩溃电压与气压和两极间的距离之乘积成正比的,当两极间的距离一定时,气压越小,崩溃电压也就越低。而气压又与海拔高度成反比,因此海拔高度是影响空间距离的重要因素之一。

一般安全标准都将产品的最高海拔高度设为2000M,超过2000M就需要考虑一个修正因素,见下表:

电气间隙和爬电距离国家标准

污染等级:若两导体间的空间有了污染物,也同样会影响绝缘程度。一般标准将污染划分为四个等级:

污染等级1: 没有污染物或只有干燥且非导电性的污染物出现。可以用封闭外壳,或将电路板的表面涂覆,便能符合此一程度的污染

污染等级2:是指偶有导电性污染物出现的污染,例如水蒸气的冷凝。一般仅有非导电性污染,但必须考虑到偶然的由于凝露造成的短暂导电性污染。

污染等级3:有导电性污染,或由于预期的凝露使非导电性污染变为导电性的。

污染等级4:造成持久性的导电性污染,例如由于导电尘埃或雨雪所造成的污染。除非有关产品标准另有规定,工业用电器一般选取用于污染等级3级的环境,家用和类似用途的电器一般选取污染等级为2级的环境。

如对于一次电路及一次电路与二次电路之间的电气间隙要求,IEC60950-2001是这样规定的。

举个例子讲解

下图是一个典型的AC-DC的开关电源关键部件结构示意图,主要包括交流输入部分、整流后的高压直流部分、DCDC变换部分、人体操作可能接触到的副边电路、保护地等。下面以此图为例简单介绍开关电源实际设计中,不同零部件之间电气间隙与爬电距离的计算。

电气间隙和爬电距离国家标准

对于电路中各位置对大地,即交流输入LN对地,整流后高压直流对大地,原边地对大地,副边对大地等,全部需要采用基本绝缘;对于一次DC-DC线路内部器件,由于不存在电击风险,只需要采用功能绝缘,保证电路正常工作,降低击穿、打火风险;而对于一次电路对二次电路,如图中BC对E,必须要采用加强绝缘,防止人员在接触到二次电路时,具有危险性的一次电路造成电击。

查表得,示意图中不同位置的零部件之间电气间隙与安全距离的最小要求如下表所示。

电气间隙和爬电距离国家标准

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