实验室工程师知识点分享:开关电源PCB安规设计规范视频

在电子产品的PCB布线时,导线之间合适的电气间隙的设置是一件非常重要的工作,合适的线间间距的设置可以防止产品工作中的各有关导体之间发生闪烁和击穿,并能顺利通过有关产品安全标准的审核。在各种产品工业标准和安全标准中,根据工作电压和不同的应用场合以及其他因素,对导体间的电气间隙和爬电距离有着不同的规定,PCB布线工程师往往对此莫衷一是,无所适从。就帮大家解决这一难题。

了解下基本概念:

安规常用术语

1)工作绝缘(或功能绝缘)functionalinsulation

仅为设备正常工作所需的绝缘。所定义的功能绝缘并不起防电击的作用。

2)基本绝缘basicinsulation

对防电击提供基本保护的绝缘。

3)附加绝缘supplementaryinsulation

除基本绝缘以外施加的独立的绝缘,用以在基本绝缘一旦失效时仍能防止电击。

4)双重绝缘doubleinsulation由基本绝缘加上附加绝缘组合构成的绝缘。

5)加强绝缘reinforcedinsulation一种单一的绝缘结构,在本标准规定的条件下,其所提供的防电击的保护相当于双重绝缘。

6)一次电路primarycircuit直接与AC电网电源连接的电路。例如:与AC电网电源连接的装置,变压器、电动机、其它负载装置初级绕组,以及与电网连接的各种装置。

7)二次电路secondarycircuit不与一次电路直接连接,而是由变压器、变换器或等效的隔离装置供电或只用电池供电的一种电路。

8)电气间隙clearance在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Zui短空间距离。

9)爬电距离creepagedistance沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间的Zui短距离。见下图抽象说明。

窄沟槽

宽沟槽

V沟槽

10)海拔高度altitude设备工作所在位置相对海平面的落差。在IEC60950-1中,默认的设备工作的Zui大海拔高度为2000m,如果设计要求设备工作的Zui大海拔高度高于2000m,则设计电气间隙的时候要在2000m下要求的Zui小电击间隙的基础上乘以一个系数,不同海拔对应的系数关系如下表:

11)污染等级Pollutiondegree

设备运行时,由于灰尘等物质在设备表面或内部积累的程度,一般分为3级;

12)材料类别Materialgroup

根据材料的CTI的大小,对材料进行的分类,具体分类可见下表:

基于标准的安全要求如果我们设计的产品必须要得到某个安全认证机构的承认,那么我们要考虑产品需要符合相应安全认证机构颁布的有关标准中所规定的绝缘和隔离要求。在这种情况下,我们就能够直接根据有关标准的要求进行PCB布线的间距定义。例如,有的要按照UL60950,有的要求IPC9592等等。

对于常见的交流电供电或电池供电的信息技术设备,大都依从IEC/EN/UL60950这一标准,那么其PCB导线之间允许的Zui小的电气间隙和爬电距离的要求将可以直接从IEC/EN/UL60950-1标准的表2K,2L和表2N中查到。附2K,2L,2N表。

1.如何确定工作电压?根据60950的解释,我们在定义电气间隙时,应该使用峰值电压和可能出现的外部瞬态过电压。而定义爬电距离时,则使用均方根值电压。

2.如何确定绝缘等级?60950的表2H有详细的定义。见下述图示:

简单地说来,在大多数应用中,我们可以凭借以下简单的分析来进行绝缘等级的定义:

-如果在绝缘被破坏的情况下,会对人体易接触未接地的部件产生危险电压的,绝缘等级应该设置为加强绝缘。

-对于有连接保护地的导体,我们可以设置为基本绝缘。基于这个观点,在PE,金属外壳,金属固定件周围,我们一般都需要设置为基本绝缘。

3.如何确定污染等级?根据产品定义,大多数情况下定义为II级。可参考上面污染等级概念。

4.如何定义PCB的材料等级。可根据PCB的CTI指数,用60950的2.10.4.2进行定义。但大多数情况下,材料等级可以列为IIIa和IIIb。

5.如何定义双重绝缘或加强绝缘的爬电距离?60950的表2N对爬电距离的定义仅适用于功能绝缘,基本绝缘以及增补绝缘。对于双重绝缘何加强绝缘,应该把表中查到的值乘以2。

6.海拔高度对电气间隙的影响?海拔高度只对电气间隙有影响,和爬电距离无关。对于IEC61010的产品,要乘上基本概念TableA.2表的系数。对适用于其他标准的产品,也要小心备查海拔高度对电气间隙设置的影响。

7.如何开槽增加Creepage?根据污染等级来定义,查60950表F-1。大多数情况下,开槽的宽度不得小于1mm。但如果如果Creepage的查表值小于Clearance的查表值,开槽无用。

基于产品安全运行的要求上述有关标准中对于电气间隙何爬电距离的定义,是出于安全的考虑和需要。如果我们在PCB设计时遵守了标准的中规定,当然是件好事情,起码在电气安全上不用考虑会出现电击穿的现象。在实际工作中,PCB的设计往往受到产品体积和尺寸的限制,完全按照标准的规定去设置导线之间的间距,往往使PCB布线难以在希望的空间和尺寸内得以实现而陷入困境。

根据60950-1中5.3.4节的内容,工程师们这时往往会倾向于利用只要通过短路试验,电气间隙和爬电距离可以缩小的定义,来对初级电路中那些不要求电击防护部分的PCB进行密集布线。在利用5.3.4节的定义的时候,记着不要无节制地应用,一定要记着能够通过60950短路的试验的条件,即:

-短路产生的热量不能引起产品附近棉花纸的燃烧;

-短路产生的热量不能引起基本绝缘,增补绝缘或加强绝缘的破坏从而带来电击的危险。

对于开放式(Openframe)结构或开通风窗的产品,设计时采用带灭弧功能的保险丝管产品或在玻璃保险管上配上防护套管防止短路试验时熔断的保险丝管芯引燃棉花纸。

除了考虑满足标准安全要求,PCB的布线间距的设置还要考虑如何让产品的功能稳定可靠。如果一味追求60950-15.3.4款的运用来缩小PCB线的间距,在进行标准安全检查时,你可以通过短路试验来获得安全标准认证机构的认可,产品会不会而容易在某些应用条件下引起较高概率的闪烁和电击穿而影响产品的可靠性?

你的PCB布线设计通过了5.3.4中的短路试验,获得了安全标准的承认,从产品功能和可靠性方面来考虑,你还得需要进行5.2.2中表5B规定的电气绝缘强度试验,俗称打高压或Hi-pot试验。只有通过了Hi-pot试验,这样你布出的PCB才能在标准安全,空间节省和产品可靠性之间得到兼顾和平衡。

这带来了一个新的问题,布线间距和试验耐压之间会是一个什么样的关系呢?有关指导PCB布线的文献中鲜有这样的定义或描述。UL的专家在镀银PCB板的分析实验中发现,平行导体之间的耐压和导体间距完全是一个线性函数关系,和导体表面处理工艺没有关系。根据这一实验,UL规定了印制线路板耐压的测试标准是40V/mil或1.6KV/mm。这一数据对指导在PCB导线之间设置能够承受Hipot的耐压试验的安全间距非常有用。

举例说,根据60950-1表5B的规定,500V的工作电压之间的导体应该要满足1740Vrms的耐压试验,而1740Vrms的峰值应该是740X1.414=2460V。根据40V/mil的设置标准,可以计算出PCB两导体之间的间距应该不小于2460/40=62mil或1.6mm。

对于哪些不要求遵守60950或其他安全标准的产品,设计工程师可以参考IPC-2221表6.1来进行PCB导线之间的电气间隙的设置,见以下表格。IPC-2221是在世界上被广泛接受的一个用于商业或工业类产品的PCB通用标准。

IPC-2221,表6.1:

根据Zui新颁布的IPC-9592,

一个用于电源变换器电路的IPC指导标准,推荐了PCB导线之间的间距应该依从于一个线性公式:SPACING(mm)=0.6+Vpeakx.005

还有个UL840这个上面的要求稍微低一些,见下表:

通过比较后,我们可以看到60950的表5B,UL840和UL40V/mil的耐压测试标准对PCB线间间距的计算结果Zui小,也就是条件Zui为宽松,见下图。

毕竟IPC-2221和IPC-9592要照顾的产品范围更为宽泛,能够遵守其中的PCB线间间距的定义,产品的安全余量和对其他安全标准的适应性就更有把握。

THE END
1.GB/T7251.18.4.5 稳态接触电流和电荷的限定 如果在切断电源后的 5s 之内,由静电 产生的电压降至直流 60V 以下时,非 故意的接触不认为是有危险的。 通过确保外露可导电部分有效地连接 到保护导体来限制接触电流。见 10.5.2。 差异点解读 ① 增加了限制“接触电 流”的要求。https://www.163.com/dy/article/JISEOAO70556A46H.html
2.培训报名光电行业照明电器产品标准换版培训会,事关企业产品及为确保制造商有足够的时间进行产品调整和生产线的改造,标准实施前设定一定的过渡期。在过渡期内,制造商需逐步完成产品的升级换代,并确保新生产的产品符合新版标准的要求。制造商应积极响应并认真执行新版标准的要求,针对上述标准换版,光电https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxNzg4MTc3OA==&mid=2651459451&idx=1&sn=886caae87f55415d3dabe52f0b88b9d8&chksm=802060a6b757e9b0a29f739be5ec797acb941ae641d614683aeea957f9c7ca0460b19724c26e&scene=27
3.pcb爬电距离和电气间隙测量,pcb爬电距离和电气间隙标准为保障电子产品的安全性及其稳定性,各国制定了相关的PCB爬电距离和电气间隙标准。这些标准旨在为电子产品的生产过程中提供准确、有效的指导,以确保电子产品的质量及安全性得到了有效的控制。 在中国,国家标准GB 50974-2014《建筑物弱电系统工程设计规范》是一个重要的标准之一,该标准的主要目的是为弱电系统工程设计和构https://www.hh-pcba.com/510.html
4.电路板电气间隙和爬电距离标准电气间隙和电压对照表资源电路板设计是电子制造领域中一项重要技术,它涉及众多细节和标准的遵守,电气间隙和爬电距离就是其中两个关键的安全考量点。为了保证电路板的安全运行和符合国际标准,设计者需要对这两项参数有深入的理解和正确的应用。 电气间隙指的是在两个导电部件之间,或者一个导电部件与可触及部件之间,沿空气最短直线路径测得的https://download.csdn.net/download/weixin_38717169/12638110
5.安全与电磁兼容杂志中国电子技术标准化研究所主办关键词:电气间隙 爬电距离 距离测试 能力验证试验 解析 实例 质量服务 澳大利亚 澳大利亚质量服务有限责任公司(IFM)于2011年组织了新一轮电气间隙和爬电距离能力验证试验,项目号为11e41.下文将基于此次能力验证,对试验样品的电气间隙和爬电距离路径进行分析. 配电线路雷电感应过电压真型试验研究 关键词:配网防雷 雷https://www.youfabiao.com/aqydcjr/201401/
6.接线端子电气间隙与爬电距离要根据绝缘电压来设计产品资讯接线端子排体积不大,质量相比大型机器也轻的多,但是接线端子作为连接器的一种,在电气连接领域有着举足轻重的作用。在进行接线端子选择时各种标准要掌握清楚。在接线端子的销售过程中,很多顾客问我们有没有能达到660v 、1000v的接线端子。在回答这个问题之前,首要搞清额定绝缘电压,爬电距离和电气间隙这几个概念。 http://www.youlecn.com/article-786.html
7.PCB布局设计中的PCB爬电距离和间隙标准有两种方法可以测量该距离,即爬电距离和电气间隙,保持它们之间所需的距离非常重要。 在这里我们将了解PCB爬电距离和间隙标准之间的差异,以及避免高压问题或PCB意外燃烧所需采取的步骤。 电路板组装及电路板加工厂家讲解满足PCB爬电距离和电气间隙标准的设计方法 PCB爬电距离和电气间隙的区别 如果金属之间的距离太近,https://www.kingfordpcb.cn/pcb-design/4011.html
8.电气间隙爬电距离标准实际上,电气间隙和爬电距离针对开发者和生产制造工作人员而言是十分关键的。比如我们要设计方案一款带磁吹的刀闸,它的三个极自然要固定不动究竟板上。因此固定不动镙丝中间的距离、断路器中间的距离,也有磁吹罩中间的距离就很有注重。距离太大消耗原材料,另外促使商品规格增大;距离太小了又不可以达到规范规定。在这http://yg68.net/html/28/2138.html
9.设备的电气间隙爬电距离的数值以及对固体绝缘要求的指南标准确定额定电压在交流1000V以上至2000V,直流1500V以上至3000V间设备的电气间隙、爬电距离的数值以及对固体绝缘要求的指南 Guidance for determination of clearances; creepage distances and requirements for solid insulation for equipment with a rated voltage above 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. up to 2https://www.antpedia.com/standard/1721934248.html
10.PCB设计安规丨电气间隙与爬电距离要点在PCB设计中,爬电距离和电气间隙是两个非常重要的安规要求。它们都涉及到PCB上元件之间的安全距离,以确保在元件故障时,不会发生短路或其他安全问题。 爬电距离是指两个连接的元件之间的距离,通常是通过在两个元件之间的连接线之间添加足够的空间来实现的。 https://www.fanyedu.com/content/115119.html
11.3C认证的产品,很多标准里面对电气间隙和爬电距离都有要求做一些要3C认证的产品,很多标准里面对电气间隙和爬电距离都有要求,比如不同极的带电部件都要3.0mm以上,那么比如压敏电阻两脚及所连铜箔之间是不是都要3.0以上呀?但很多通过认证的产品里面没有!!是3C认证不严格呀 同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞! https://www.dianyuan.com/bbs/61555.html
12.PCB设计安规丨电气间隙与爬电距离要点- 在PCB设计中,爬电距离和电气间隙是两个非常重要的安规要求。它们都涉及到PCB上元件之间的安全距离,以确保在元件故障时,不会发生短路或其他安全问题。 爬电距离是指两个连接的元件之间的距离,通常是通过在两个元件之间的连接线之间添加足够的空间来实现的。 https://www.elecfans.com/d/2298902.html
13.求教电气间隙和爬电距离电子设计论坛欧标和国标基本上都是一样的,关键是对应哪个产品标准,至于爬电距离和电气间隙,你首先要搞清这两者之间https://bbs.21ic.com/icview-554606-1-1.html
14.测试试验范文10篇(全文)最小爬电距离和电气间隙的值如表2所示。 4 电机非正常性能试验 4.1 潮态试验 (1) 将电机置于温度 (40±2) ℃、相对湿度90%~95%的试验箱中48 h, 湿热试验后样本处于潮湿箱 (室) 内进行绝缘电阻测量和耐电压试验。 (2) 电机经湿热试验后即进行潮态绝缘电阻测量, 施加约500 V直流电压1 min, 电机定子https://www.99xueshu.com/w/ikeyjtk4vzfa.html
15.开关电源的“爬电距离”与“电气间隙”是怎样计算的?在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。 即在保证电气性能稳定和安全的情况下,通过空气能实现绝缘的最短距离。 一般来说,爬电距离要求的数值比电气间隙要求的数值要大,布线时须同时满足这两者的要求(即要考虑表面的距离,还要考虑空间的距离),开槽(槽宽应大于1mm)只能增加表面距离https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404768377552896569
16.电气间隙与爬电距离:A类涂层和B类涂层家用电器认证J神,这个不懂啊,向您请教下,测PCB板爬电时,考虑涂层吗?还是从焊点开始?有什么标准或资料说明吗http://bbs.angui.org/forum.php?mod=viewthread&tid=23415
17.国标16935电气间隙:保障电气设备安全可靠的重要标准在设计印制线路板和类似结构件时,需要按照该标准规定的方法确定电气间隙和爬电距离。 除了国家标准外,还有一些行业规范和标准可以参考。例如,电力行业可以参考DL/T 638-2004《电力设备绝缘配合设计规范》;电子行业可以参考IPC-2221A《通用标准:PCB设计规范》等。 三、总结 电气间隙和爬电距离是电气设备设计中非常重要https://agents.baidu.com/content/question/35d8c048a1da04f11f22a3ab
18.PCB板的爬电距离综合电源技术如果单纯的指电气间隙、爬电距离,相对都好理解,经验值基本能够解决大部分的应用问题;一直都很纠结的是https://bbs.21dianyuan.com/thread-344335-1-5.html
19.电力考试电气间隙与爬电距离讲解在日常测量电气间隙爬电距离不同的人往往结论有差异,首先要注意是否引入了过多的人为误差,包括测试手段,测量时,一般使用卡尺\千分尺\塞规等,更进一步的手段有读数显微镜\投影法,甚至极精细情况下,有电镜等手段。根据以上四份标准的对比,还可以看出不同的标准对测量电气间隙,爬电距离考核角度、测量要求是有差异的。针对https://m.sigedu.cn/nd.jsp?id=2182
20.gb47062005word检测标准然后,器具应立即经受16.3 中规定的电气强度试验,并且视检应表明在绝缘上没有能导致电气间隙和爬电距离降低到低于第29章中规定限值的水迹。 注 :检查前,应小心擦去外壳外表面所有残留的水.开启器具外壳时,要小心避免器具内部水迹的位移 15.1.1 除分类为IPXO器具外,器具按下述规定经受GB 42085) (eqv IEC 60529https://www.mayiwenku.com/p-6916252.html
21.电磁炉质量不容乐观该项目是检查电磁炉初、次级电路之间电气间隙和爬电距离是否过小,是否对使用者直接造成电击危险。本次测试20批次样品全部通过此项目测试。 5. 能效等级(热效率和待机功率) 该项目是检查电磁炉具体能源消耗是否符合标称的能效水平和是否达到国家标准要求。本次测试20批次样品全部通过此项目测试。 http://www.gxzp.gov.cn/zwgk/xxgkml/zpxzfzcbm/zpxscjdglj/qtxxgksx_70760/t4141530.shtml