在PCB设计中,安规间距规定对于保证电路板的安全性和可靠性至关重要。安规间距指的是在电路板上,两个相邻的导电部件之间应保持的最小物理距离。这些间距的设置是为了防止短路、绝缘击穿以及由于电弧放电而导致的故障。PCB的设计参考安全间距标准通常包含几个关键的测量概念,包括电气间隙、爬电距离和绝缘穿透距离,这些概念都是基于工作电压和绝缘等级来确定的。
电气间隙是指在两个相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面之间的空间距离,是沿空气测量的最短距离。爬电距离是指在两个相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面之间的沿绝绝缘表面测量的最短距离。绝缘穿透距离是对于需要绝缘穿透的场合,根据工作电压和应用场合来设定的最小厚度要求。
在PCB设计中,一次侧交流部分的电气间隙和爬电距离要满足特定的要求,如保险丝前的L—N(火线与中性线)和L—NPE(火线与保护地线)的电气间隙要求不小于2.5mm,而在保险丝之后,尽管要求可以相对宽松,但出于安全考虑,还是建议保持一定的距离。对于直流部分,电气间隙的要求也会有所不同。例如,一次侧交流对直流部分的电气间隙至少要达到2.0mm,而直流地对大地(一次侧浮接地对大地)的电气间隙至少要为2.5mm。
在设计PCB时,还需注意一次侧与二次侧之间的电气间隙要求,以防止损坏电源。具体到元件间距,像光耦、Y电容这类元件的脚间距小于6.4mm的,应开槽以满足安全距离的要求。在实际的PCB设计和制造过程中,还需要注意到,在元件受力的情况下(比如施加10N力),可能会使电气间隙缩短,这时需要采取相应的固定措施,比如使用点胶来固定元件,以保持电气间隙满足安全标准。
关于绝缘穿透距离,主要取决于工作电压和绝缘应用场合。根据标准,对于工作电压不超过50V的场合,没有最小厚度要求。对于附加绝缘和加强绝缘,最小厚度应为0.4mm。如果绝缘材料是在设备保护外壳内,并且在操作人员维护时不会受到磕碰或擦伤,则可以不用考虑上述厚度要求。
布线工艺对于PCB设计同样非常重要,电容等元件必须平贴在PCB上,不应使用点胶。在施加力后可能会使距离缩小的导体之间,可以使用点胶固定元件,以确保电气间隙。此外,绝缘材料的使用也必须符合防火要求,比如热缩套管、PVC套管、铁氟龙套管和硅胶片等都需要满足特定的防火等级标准。
绝缘等级是PCB设计中的另一个关键因素,包括工作绝缘、基本绝缘、附加绝缘、双重绝缘和加强绝缘。这些绝缘的设置是为了防止电击和确保设备的安全操作。不同类型的绝缘应用在不同的电路和电路元件之间,比如工作绝缘是设备正常工作所需的绝缘,而基本绝缘则是提供对电击的基本保护。
PCB设计人员在设计时必须严格遵守上述关于电气间隙、爬电距离、绝缘穿透距离、布线工艺以及绝缘等级的各种规定,以确保电路板的安全性和可靠性,并符合相关的安规标准。