高壓 PCB 線路間隙設(shè)計（電源工程師場景）

來源：捷配時間: 2025/11/28 09:44:59 閱讀: 232 標(biāo)簽：高壓PCB

1. 引言

工業(yè)電源、新能源充電樁等高壓場景中，PCB 線路間隙（含爬電距離、電氣間隙）是核心安全指標(biāo) —— 行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，因間隙設(shè)計不足導(dǎo)致的高壓擊穿故障占總故障的 35%，某充電樁廠商曾因 220V AC 線路爬電距離僅 2.0mm（未達標(biāo)準(zhǔn) 3.0mm），出現(xiàn) 15% 的擊穿燒毀，直接損失超 300 萬元。捷配累計設(shè)計 1200 + 款高壓 PCB（覆蓋 110V~1000V 場景），交付量超 50 萬片，本文基于捷配實戰(zhàn)經(jīng)驗，拆解高壓 PCB 線路間隙的標(biāo)準(zhǔn)要求、計算方法及工藝管控方案，助力電源工程師規(guī)避擊穿風(fēng)險。

2. 核心技術(shù)解析

高壓 PCB 線路間隙設(shè)計需嚴格遵循IEC 60664-1（低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合）與IPC-2221（印制板設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)）第 6.2 條款，核心需區(qū)分兩大間隙類型：

一是爬電距離（沿絕緣表面的最短距離），取決于電壓等級與污穢等級 —— 工業(yè)電源屬 “污穢等級 2”（輕微污染），220V AC 爬電距離需≥3.0mm，380V AC 需≥5.0mm；若 PCB 表面涂覆三防漆（如捷配常用的丙烯酸三防漆），可降低 20% 爬電距離要求（220V AC 可降至 2.4mm）。二是電氣間隙（空氣間隙，兩導(dǎo)體間最短空氣距離），220V AC 電氣間隙需≥2.5mm，380V AC 需≥4.0mm，符合GB/T 14598.3（量度繼電器和保護裝置的絕緣配合）第 5.2 條款。

捷配實驗室測試顯示：當(dāng) 220V AC 線路爬電距離從 2.5mm 降至 2.0mm 時，擊穿概率從 0.3% 升至 12%；若同時存在粉塵污染（污穢等級 3），擊穿概率會進一步升至 28%。此外，高壓 PCB 銅厚也影響間隙安全性，1oz 銅厚比 0.5oz 銅厚的邊緣電場強度低 15%，建議高壓線路優(yōu)先選用 1oz~2oz 銅厚。

3. 實操方案

3.1 高壓線路間隙設(shè)計四步法

電壓分級：按實際工作電壓確定間隙基準(zhǔn) ——① 低壓段（≤50V DC/25V AC）：爬電距離≥0.2mm，電氣間隙≥0.1mm；② 中壓段（50V~250V DC/25V~150V AC）：爬電距離≥1.5mm，電氣間隙≥1.0mm；③ 高壓段（250V~1000V DC/150V~600V AC）：按 IEC 60664-1 查表（如 220V AC 爬電≥3.0mm），可使用捷配 “高壓間隙計算工具”（JPE-Clearance 3.0）自動匹配；

軟件規(guī)則設(shè)置：在 Altium Designer 中設(shè)置 “安全間距規(guī)則”——① 新建規(guī)則：命名 “高壓 220V AC”，適用網(wǎng)絡(luò)為 AC_L/AC_N；② 設(shè)置值：爬電距離 3.0mm，電氣間隙 2.5mm；③ 勾選 “銅皮到銅皮”“銅皮到過孔”“過孔到過孔” 全場景，避免遺漏；

布局優(yōu)化：高壓線路（如 AC 輸入）與低壓線路（如 MCU 供電）需分區(qū)布局，間隙≥8.0mm，且用接地銅皮隔離；高壓過孔間距≥5.0mm，避免孔間電場疊加，捷配 DFM 預(yù)審系統(tǒng)（JPE-DFM 6.0）可自動識別 “高壓區(qū)低壓區(qū)混放” 風(fēng)險；

驗證測試：樣品完成后，按IEC 60664-1 標(biāo)準(zhǔn)進行耐壓測試 ——220V AC 線路施加 1500V AC，持續(xù) 1min，漏電流≤10mA，無擊穿、閃絡(luò)；捷配實驗室配備耐壓測試儀（JPE-HV-1000），可提供測試報告。

3.2 特殊場景應(yīng)對

潮濕環(huán)境（如戶外充電樁）：爬電距離需增加 30%（220V AC 從 3.0mm 增至 3.9mm），同時采用 IP65 防護設(shè)計，捷配可提供 “PCB + 金屬外殼” 一體化防護方案；

高粉塵環(huán)境（如工業(yè)車間）：在高壓線路間增加絕緣隔板（厚度≥1.0mm，材質(zhì) FR-4），隔板邊緣距線路≥2.0mm，符合IPC-2222（剛性印制板設(shè)計分標(biāo)準(zhǔn)）第 7.3 條款。

高壓 PCB 線路間隙設(shè)計核心是 “標(biāo)準(zhǔn)匹配 + 場景適配”，需以 IEC 60664-1 與 IPC-2221 為基準(zhǔn)，結(jié)合電壓、污穢、環(huán)境因素動態(tài)調(diào)整。捷配可提供全流程支持：“高壓間隙計算工具” 快速匹配參數(shù)，DFM 預(yù)審提前規(guī)避風(fēng)險，實驗室提供耐壓測試報告，量產(chǎn)階段確保間隙精度（±0.05mm）。

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