PCB之電氣間隙爬電距離設(shè)計需求判定

1、電氣間隙、爬電距離相關(guān)介紹一、為啥由這些要求？一是安全；二是安全；三還是安全。二、這些概率是咋引申來的？為了保證人身安全和使用環(huán)境不受任何危害，基本所有的家用電器產(chǎn)品都有對應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。整體而言，所有家電有通用的基本標(biāo)準(zhǔn)，如：IEC60335-1家用和類似用途電器的安全通用要求 ，針對具體家電產(chǎn)品，可能要有類似標(biāo)準(zhǔn)參考。但基本都是在通用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，針對具體家電產(chǎn)品做做一些更細(xì)致、補(bǔ)充性的說明。說到這里，先介紹一些基本概念：1 、基本絕緣basic insulation施加于帶電部件對電擊提供基本防護(hù)的絕緣。附加絕緣supplementary insulation萬一基本絕緣失效，為了對電擊提

2、供防護(hù)而對基本絕緣另外施加的獨立絕緣。雙重絕緣double insulation由基本絕緣和附加絕緣構(gòu)成的絕緣系統(tǒng)。加強(qiáng)絕緣reinforced insulation提供與雙重絕緣等效的防電擊等級而施加于帶電部件的單一絕緣 。雙重絕緣和加強(qiáng)絕緣在防護(hù)上基本相當(dāng)，在大多數(shù)情況下，可以等同看待。但是，細(xì)致來講，二者有一定區(qū)分：加強(qiáng)絕緣，作為單一的絕緣，這并不意味該絕緣是個同質(zhì)體，它也可以由幾層組成，但它不像附加絕緣或基本絕緣那樣能逐一地試驗，具體實驗強(qiáng)度上，相對基本絕緣和附件絕緣有一定加強(qiáng)。功能性絕緣functional insulation在不同電勢的導(dǎo)電部件之間的絕緣，僅為器具的正確運(yùn)行所需。

3、2 、相關(guān)家電對應(yīng)的分類情況，根據(jù)防觸電保護(hù)方式，家用電器可以分為5 類：O 類型器具class O appliance：電擊防護(hù)依賴于基本絕緣的器具。即它沒有將導(dǎo)電性易觸及部件（如果有的話）連接到設(shè)施的固定布線中保護(hù)導(dǎo)體的措施，萬一該基本絕緣失效，電擊防護(hù)依賴于環(huán)境。 【簡單講：僅僅提供基本絕緣】隨著越來越嚴(yán)格的安規(guī)，該類設(shè)備基本已經(jīng)很少有了。OI 類器具 class OI appliance至少整體器具有基本絕緣并帶有一個接地端子的器具，但其電源軟線不帶接地導(dǎo)線，插頭也無接地接點。【簡單講：基本絕緣+接地保護(hù)（單獨引出）】只備有接地端子，而沒有將接地線接到接地端子上，使用時由用戶用接地線將

4、機(jī)殼直接接地。即，不相目前電器常用的三角插頭形式（含保護(hù)地方式引出）。這類電器，慢慢也比較少了，在一些很老式的電氣中可能會見到。I 類器具 class I appliance其電擊防護(hù)不僅依靠基本絕緣而且包括一個附加安全防護(hù)措施的器具。其防護(hù)措施是以萬一基本絕緣失效， 易觸及的導(dǎo)電部件不會帶電的方法是將易觸及的導(dǎo)電部件連接到設(shè)施固定布線中的接地保護(hù)導(dǎo)體?！竞唵沃v：基本絕緣+附加保護(hù)措施（一般為可觸及會帶點部件通過“三角插頭”等類似較固定方式引出）】這是目前很多家電主要采用的保護(hù)形式。II類器具 class II appliance其電擊防護(hù)不僅依靠基本絕緣，而且提供如雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣那樣的附

5、加安全防護(hù)措施的器具 。該類器具 沒有保護(hù)接地或依賴安裝條件的措施。【簡單講： 雙重或加強(qiáng)絕緣方式，且無保護(hù)接地】這也是目前很多家電主要采用的保護(hù)形式。III類器具 class III appliance其電擊防護(hù)是依靠安全特低電壓電源來供電的器具，且其內(nèi)部不產(chǎn)生比安全特低電壓高的電壓 。 【簡單講：安全特低壓供電】這里有個很常見的重合問題：如果一個其各處均具有雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的器具又帶有接的防護(hù)措施，則此器具被認(rèn)為是I 類或 OI類器具。 我們的空調(diào)，目前的絕緣就兼具有I和II 器具都有的特點。3 、電氣間隙clearance兩個導(dǎo)電部件之間，或一個導(dǎo)電部件與器具的觸及表面之間的空間最短距

6、離 。爬電距離creepage distance兩個導(dǎo)電部件之間， 或一個導(dǎo)電部件與器具的易觸及表面之間沿絕緣材料表同測量的最短路徑。特低電壓 extra-low voltage器具內(nèi)部的一個電源供給的電壓，當(dāng)器具在額定電壓工作時，該電壓在導(dǎo)線之間以及在導(dǎo)線與地之間均不超過50V 。安全特低電壓 safety extra-low voltage導(dǎo)線之間以及導(dǎo)線與地之間不超過42V的電壓，其空載電壓不超過50V 。當(dāng)安全特低電壓從電網(wǎng)獲得時，應(yīng)通過一個安全隔變壓器或一個帶離繞組的轉(zhuǎn)換器，此時安全隔離變壓器和轉(zhuǎn)換器的絕緣應(yīng)符合雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的要求。三、怎樣判斷設(shè)計中所需要的電氣間隙、爬電距離。

7、器具的結(jié)構(gòu)應(yīng)使爬電距離、電氣間隙和固體絕緣足夠承受遺體中能經(jīng)受的電氣應(yīng)力。【爬電距離和電氣間隙不應(yīng)小于對應(yīng)表格的規(guī)定值，并考慮一定的過壓類別對應(yīng)的額定脈沖電壓的影響。但如果電氣間隙滿足IEC60335-1的 14章的脈沖電壓試驗，對于基本絕緣和功能性絕緣，它們的值可以更小。該試驗只有在該距離不可能受變形、磨損、 部件移動或裝配期間的移動所影響的結(jié)構(gòu)中才適用?！? 、 電氣間隙的判斷。在 IEC60335-1標(biāo)準(zhǔn)的附錄中，對其的判斷過程有詳細(xì)說明。具體如下：（1 ）確定設(shè)備的過壓類別：過電壓類別是一個定義瞬間過電壓條件的數(shù)值。具體在：IEC60664-1中可以找到更詳細(xì)信息。目前主要分為4 類：

8、過電壓類別IV的設(shè)備：在原安裝地點使用。Eg ：如電費(fèi)表和初級過電流保護(hù)設(shè)備。過電壓類別III的設(shè)備： 固定設(shè)施里的設(shè)備和其可靠性和可用性有特別要求的設(shè)備。Eg ：如固定設(shè)施的開關(guān)和永久連接到固定設(shè)施的工業(yè)用設(shè)備。過電壓類別II的設(shè)備：是由固定設(shè)施供電的能量消耗設(shè)備。如果這類設(shè)備有關(guān)于可靠性和可用性的特殊要求，過電壓類別III適用。 Eg ：如器具、便攜式工具和其它家用各類似的負(fù)載。過電壓類別I 的設(shè)備：為連接到有措施限值瞬態(tài)過電壓處于低水平的電路和設(shè)備。Eg ：如電子電路。IEC60335-1表 15- 額定沖擊電壓額定沖擊電壓 V額定電壓 V過電壓類別IIIIII 503305008005

9、0 且 15080015002500150 且 300150025004000（ 2 ） 確定設(shè)備的污染等級：污染等用來評估設(shè)備使用環(huán)境污染程度對起一些評價指標(biāo)影響的一個等級，主要是下述污染等級的信息摘錄于 IEC60664-1 。為了評定電氣間隙的距離， 確立以下 4 個微環(huán)境的污染等級： 1 級污染： 沒有污染或似發(fā)生干燥的、非導(dǎo)電性的污染。污染不會產(chǎn)生影響； 2 級污染： 除了可預(yù)知的冷凝所引起的短時的偶然的污染外，似發(fā)生非導(dǎo)電性的污染； 3 級污染： 發(fā)生導(dǎo)電性的污染或干燥的非導(dǎo)電性污染，且該污染會由可預(yù)知的冷凝使其具有導(dǎo)電性。 4 級污染： 由導(dǎo)電性粉塵、雨水或雪引起的產(chǎn)生持久導(dǎo)電性

10、的污染。注3 ： 4級污染不適用于器具。（3 ）按之前設(shè)備的分類， 查表 16 ，并將實際產(chǎn)品的電氣間隙測量的值與規(guī)定的最小值進(jìn)行比較 。若滿足，對于其它情況，如果符合IEC60335-1中 29.1 嚴(yán)格要求【 爬電距離和電氣間隙不應(yīng)小于對應(yīng)表格的規(guī)定值，并考慮一定的過壓類別對應(yīng)的額定脈沖電壓的影響。但如果電氣間隙滿足IEC60335-1的 14章的脈沖電壓試驗，對于基本絕緣和功能性絕緣，它們的值可以更小。該試驗只有在該距離不可能受變形、磨損、部件移動或裝配期間的移動所影響的結(jié)構(gòu)中才適用。】，可進(jìn)行脈沖電壓試驗以驗證確認(rèn)，另外，表16的規(guī)定值適用。表16規(guī)定的最小值進(jìn)行比較。（4 ）按設(shè)計絕

11、緣要求進(jìn)行判斷是否合格：A：基本絕緣：其電氣間隙按表16 來判斷；B ：附加絕緣：其電氣間隙應(yīng)不小于表16對基本絕緣的規(guī)定值；C：加強(qiáng)絕緣：的電氣間隙應(yīng)不小于表16對基本絕緣的規(guī)定值，但以使用下一個高等級的額定脈沖電壓值作為基準(zhǔn)。D ：功能性絕緣:表 16的數(shù)值適用。但如該功能性絕緣被短路時器具仍符合IEC60335-1，19 非正常工作章節(jié)的要求【器具的結(jié)構(gòu)， 應(yīng)使其消除非正常工作或誤操作導(dǎo)致的火災(zāi)危險、有損安全或電擊防護(hù)的機(jī)械性損壞是可行的】，則不規(guī)定其電氣間隙。不測量在漆包線交叉點上的電氣間隙。IEC60335-1:2001表 16- 最小電氣間隙額定沖擊電壓 (V)最小電氣間隙 (mm

12、) 注 13300,5注 25000,5注 28000,5注 215001,0注 325002,0注 340003,5注 360006,0注 380008,5注 31000011,5注 3注 1 ：這些尺寸要求只適合于空氣中的電氣間隙。注 2 ：由于大規(guī)模生產(chǎn)會產(chǎn)生一些誤差， 比標(biāo)準(zhǔn) IEC 60664 中更小的電氣間隙要求因此未被采用。注 3 ：在整個產(chǎn)品壽命周期里，有可能會造成間隙的減少，考慮到這些原因，表 16 的要求比標(biāo)準(zhǔn) IEC 60664中最小間隙增加了0.5mm 。2 、 爬電距離的判斷。在 IEC60335-1標(biāo)準(zhǔn)的附錄中，對其的判斷過程有詳細(xì)說明。具體如下：測量基本絕緣和附加

13、絕緣的爬電距離并與表17規(guī)定的最小值進(jìn)行比較。測量功能絕緣的爬電距離并與表18規(guī)定的最小值進(jìn)行比較。測量加強(qiáng)絕緣的爬電距離并與表17規(guī)定的最小值進(jìn)和比較。按設(shè)計絕緣要求進(jìn)行判斷是否合格：A：基本絕緣：其爬電距離不應(yīng)少于表17的規(guī)定值。除了 1 級污染外，如果IEC60335-1 中 14章（ 瞬間過壓 ）的試驗用來檢查特殊的電氣間隙，相應(yīng)的爬電距離應(yīng)不少于表16規(guī)定的電氣間隙的最小尺寸。B ：附加絕緣： 其爬電距離應(yīng)不小于表17對基本絕緣的規(guī)定值。但注：表17的注 1和注 2不適用。C：加強(qiáng)絕緣： 其爬電距離應(yīng)不小于表17對基本絕緣的規(guī)定值的兩倍。但注：表17的注 1和注 2 不適用。D ：功

14、能性絕緣: 功能性絕緣的爬電距離不應(yīng)小于表18的規(guī)定值。但如該功能性絕緣被短路時器具及符合19章（非正常工作）要求，爬電距離可減小。IEC60335-1表 17- 基本絕緣的最小爬電距離爬電距離（ mm ）防污等級工作電壓（ V）123材料組別材料組別材料組別a/ ba/ b 500.20.60.91.21.51.71.9 a50 1250.30.81.11.51.92.12.4125 2500.61.31.82.53.23.64.0250 4001.02.02.84.05.05.66.3400且 5001.32.53.65.06.37.18.0500且 8001.83.24.56.28.09

15、.010.0800 10002.44.05.68.010.011.012.51000且 12503.25.07.110.012.514.016.01250且 16004.26.39.012.516.018.020.01600且 20005.68.011.016.020.022.025.02000且 25007.510.014.020.025.028.032.02500且 320010.012.518.025.032.036.040.03200且 400012.516.022.032.040.045.050.04000且 500016.020.028.040.050.056.063.05000且 630020.025.036.050.063.071.080.06300且 800025.032.045.063.080.090.0100.08000且 10