高压 PCB 线路间隙设计（电源工程师场景）
来源：捷配
时间: 2025/11/28 09:44:59
阅读: 202
标签：
高压PCB
1. 引言
工业电源、新能源充电桩等高压场景中，PCB 线路间隙（含爬电距离、电气间隙）是核心安全指标 —— 行业数据显示，因间隙设计不足导致的高压击穿故障占总故障的 35%，某充电桩厂商曾因 220V AC 线路爬电距离仅 2.0mm（未达标准 3.0mm），出现 15% 的击穿烧毁，直接损失超 300 万元。捷配累计设计 1200 + 款高压 PCB（覆盖 110V~1000V 场景），交付量超 50 万片，本文基于捷配实战经验，拆解高压 PCB 线路间隙的标准要求、计算方法及工艺管控方案，助力电源工程师规避击穿风险。
2. 核心技术解析
高压 PCB 线路间隙设计需严格遵循IEC 60664-1（低压系统内设备的绝缘配合） 与IPC-2221（印制板设计通用标准）第 6.2 条款，核心需区分两大间隙类型：
一是爬电距离（沿绝缘表面的最短距离），取决于电压等级与污秽等级 —— 工业电源属 “污秽等级 2”（轻微污染），220V AC 爬电距离需≥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% 爬电距离要求（220V AC 可降至 2.4mm）。二是电气间隙（空气间隙，两导体间最短空气距离），220V AC 电气间隙需≥2.5mm，380V AC 需≥4.0mm，符合GB/T 14598.3（量度继电器和保护装置的绝缘配合）第 5.2 条款。
捷配实验室测试显示：当 220V AC 线路爬电距离从 2.5mm 降至 2.0mm 时，击穿概率从 0.3% 升至 12%；若同时存在粉尘污染（污秽等级 3），击穿概率会进一步升至 28%。此外，高压 PCB 铜厚也影响间隙安全性，1oz 铜厚比 0.5oz 铜厚的边缘电场强度低 15%，建议高压线路优先选用 1oz~2oz 铜厚。
3. 实操方案
3.1 高压线路间隙设计四步法
- 电压分级：按实际工作电压确定间隙基准 ——① 低压段（≤50V DC/25V AC）：爬电距离≥0.2mm，电气间隙≥0.1mm；② 中压段（50V~250V DC/25V~150V AC）：爬电距离≥1.5mm，电气间隙≥1.0mm；③ 高压段（250V~1000V DC/150V~600V AC）：按 IEC 60664-1 查表（如 220V AC 爬电≥3.0mm），可使用捷配 “高压间隙计算工具”（JPE-Clearance 3.0）自动匹配；
- 软件规则设置：在 Altium Designer 中设置 “安全间距规则”——① 新建规则：命名 “高压 220V AC”，适用网络为 AC_L/AC_N；② 设置值：爬电距离 3.0mm，电气间隙 2.5mm；③ 勾选 “铜皮到铜皮”“铜皮到过孔”“过孔到过孔” 全场景，避免遗漏；
- 布局优化：高压线路（如 AC 输入）与低压线路（如 MCU 供电）需分区布局，间隙≥8.0mm，且用接地铜皮隔离；高压过孔间距≥5.0mm，避免孔间电场叠加，捷配 DFM 预审系统（JPE-DFM 6.0）可自动识别 “高压区低压区混放” 风险；
- 验证测试：样品完成后，按IEC 60664-1 标准进行耐压测试 ——220V AC 线路施加 1500V AC，持续 1min，漏电流≤10mA，无击穿、闪络；捷配实验室配备耐压测试仪（JPE-HV-1000），可提供测试报告。
3.2 特殊场景应对
- 潮湿环境（如户外充电桩）：爬电距离需增加 30%（220V AC 从 3.0mm 增至 3.9mm），同时采用 IP65 防护设计，捷配可提供 “PCB + 金属外壳” 一体化防护方案；
- 高粉尘环境（如工业车间）：在高压线路间增加绝缘隔板（厚度≥1.0mm，材质 FR-4），隔板边缘距线路≥2.0mm，符合IPC-2222（刚性印制板设计分标准）第 7.3 条款。
高压 PCB 线路间隙设计核心是 “标准匹配 + 场景适配”，需以 IEC 60664-1 与 IPC-2221 为基准，结合电压、污秽、环境因素动态调整。捷配可提供全流程支持：“高压间隙计算工具” 快速匹配参数，DFM 预审提前规避风险，实验室提供耐压测试报告，量产阶段确保间隙精度（±0.05mm）。
微信公众号
微信小程序
抖音视频号
浙公网安备 33010502006866号