你有没有想过,一块小小的 PCB 如果电气设计不合规,可能会导致设备漏电、短路甚至起火?PCB 的安全电气规范就像交通规则,看似繁琐却能避免致命事故。从家用插座到工业高压设备,每块 PCB 都要遵守这套 “保命准则”。PCB 批量工厂的工程师们总结出一套规范要点,让电流只走该走的路,不越雷池一步。
电气间隙:电流的 “安全斑马线”
电气间隙是不同带电体之间的 “空气距离”,就像马路上的斑马线,必须留出足够空间防止电流 “跳过去”。这个距离可不是随便定的,而是根据电压等级精准计算:
低压电路(<50V) 的电气间隙至少 0.2mm,相当于两根头发丝并排的宽度。比如手机充电器的 PCB 上,USB 接口的 5V 引脚之间,必须保持这个距离,否则可能出现火花。
高压电路(>220V) 则要 “拉大差距”。220V 市电电路的电气间隙至少 2mm,就像在高压电线旁加了防护栏。
爬电距离比电气间隙更严格,它是电流沿绝缘表面 “爬行” 的最短路径。比如 PCB 上的绿油层如果有划痕,电流可能顺着划痕绕过间隙导电,所以爬电距离通常是电气间隙的 1.5 倍。在浴室、厨房等潮湿环境,爬电距离还要再增加 50%,就像给电流的 “偷渡路线” 设置障碍。
绝缘等级:给 PCB 穿 “防电外衣”
PCB 的绝缘材料就像 “防电铠甲”,不同场景需要不同等级的防护,这就是绝缘等级规范的核心:
材料绝缘等级按耐温性划分。最常见的 FR-4 基板属于 B 级绝缘,耐温 130℃,适合家用设备;工业设备的 PCB 常用 F 级绝缘材料(耐温 155℃),能承受电机运转产生的高温。PCB 批量工厂会根据设备工作温度推荐材料,比如烤箱内部的 PCB,必须用 H 级绝缘(耐温 180℃),否则高温会让绝缘层失效。
绝缘厚度要与电压匹配。500V 以下的电路,基板厚度至少 0.8mm;1000V 以上的高压板,绝缘层厚度要达 2mm 以上,还可以在两层线路之间加一层绝缘隔板,就像给高压电加了双层防护。
涂层绝缘是最后一道防线。对裸露的焊点或高压线路,涂覆一层绝缘漆(厚度≥50μm),能阻止灰尘、水汽导致的漏电。
接地设计:
接地是 PCB 安全的 “生命线”,规范的接地设计能在漏电时将电流导入大地,保护人和设备:
保护接地必须 “直达大地”。金属外壳、散热器等易带电部件,要通过粗铜箔(线宽≥2mm)连接到 PCB 的接地端子,再接入大地。这条路径不能有保险丝、开关,就像泄洪道不能中途设闸。
接地分区避免 “交叉污染”。在四层以上的 PCB 中,要划分安全接地(保护接地)、信号接地、电源接地三个区域,就像城市的雨水、污水、自来水管道分开铺设。安全接地与其他接地之间用 “接地桥” 连接(仅一处相连),防止信号干扰影响安全功能。
防静电接地不可忽视。在干燥环境中,PCB 表面可能积累静电,需要通过防静电手环、接地铜箔将静电导走。敏感器件(如 MOS 管)的周围要打多个接地过孔,密度至少每平方厘米 1 个,就像在静电 “灾区” 多开泄洪口。
布线与元件:细节决定安全
PCB 的布线和元件选择藏着很多安全细节,PCB 批量工厂有一套 “避坑指南”:
高压线路 “走明线”。220V 以上的高压线路要像 “高速公路” 一样笔直,避免弯曲和交叉,线宽至少 1mm(1oz 铜箔),且要单独走在 PCB 边缘,与低压线路之间用接地铜箔隔离。就像把高压电线架在专用电塔上,远离民居。
保险丝 “按需配置”。不同电路要配额定电流合适的保险丝,比如 5V/1A 的电路用 1.5A 保险丝,220V/2A 的电路用 3A 保险丝。保险丝要放在电源入口处,就像家里的总闸,一旦过流能第一时间切断电路。
元件耐压 “留余量”。电容、电阻等元件的耐压值要比实际工作电压高 50% 以上。比如 220V 电路用的电容,耐压至少 330V;12V 电路的电阻,耐压要达 25V。
批量生产:规范落地的 “最后一公里”
PCB 批量工厂要把安全规范落实到每块板上,离不开严格的检测流程:
耐压测试是 “必过关卡”。每块 PCB 都要进行耐压测试:在不同带电体之间加 1.5 倍额定电压(持续 1 分钟), leakage current 必须<10mA。比如 220V 的 PCB 要加 330V 测试,若出现击穿或漏电流超标,直接判定不合格。
绝缘电阻测试防 “隐性故障”。用 500V 兆欧表测量带电体与接地之间的电阻,必须≥100MΩ。这项测试能发现绝缘层的微小损伤,避免使用中出现慢慢漏电的问题。
设计审查 “源头把关”。PCB 批量工厂会在生产前审核设计文件,重点检查电气间隙、爬电距离、接地设计是否符合规范。
安全实践:从设计到生产
PCB 的安全电气规范,看似是一条条冰冷的数字,实则是保护设备和人身安全的温暖防线。在 PCB 批量工厂里,每块符合规范的 PCB 都在默默守护着用电安全,让我们在使用电器时既能享受便利,又能远离风险。毕竟,再先进的功能,都必须建立在安全的基础上。