PCB 安规设计 | 电气间隙与爬电距离的确定方法与应用要点

注：本文为 “电气间隙和爬电距离 | PCB 安规设计” 相关文章合辑。

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PCB 安规设计 | 一、电气间隙和爬电距离

老秦和梁思考已于 2024-02-22 17:39:01 修改

在高压 PCB 设计中（如开关电源 PCB 设计）应特别注意电气间隙和爬电距离的设置。由于间距不足可能导致漏电等安全问题，因此需要严格遵循相关标准进行设计。

通用标准说明如下：

1. 不同行业标准有所差异（例如灯具、电动车等领域采用的标准不同）
2. 需要通过认证的产品，请参考以下标准查表设计：
   • GB4943.1 对应 EC60950.1 (IEC62368-1)
   • GB/T16935.1-2008 对应 IEC60664.1
   • IPC-2221

大概是在 2009 年，去杭州滨江一家做智能断路器的公司面试，老板是上门女婿，年轻帅气。技术经理问了一堆我连听都没听过的问题。其中一个关于 PCB 的爬电距离的问题印象深刻，经过 5 分钟的漫长交流，我被录取了，税前 2500, 供吃住，有空调…
一个月后挑战失败，提桶跑路，因为 30 多天一直不分配工作，一晃 15 年了。

电气间隙和爬电距离在 PCB 的设计中，影响电气性能，安全和可靠性

电气间隙和爬电距离跟电压，绝缘材料（介电常数，耐电弧性能），温湿度，污染，海拔有关。

	电气间隙 Air Clearance	爬电距离 Creepage
根据 IEC60950 标准定义
定义	通过空气测量两个导电对象之间或导电部件和设备边界表面之间的最短路径	通过沿着绝缘材料表面测量两个导电对象之间的最短路径
间距不足的解决方法
开槽 1mm 问题	电气间隙不够，开槽不一定能解决电气间隙问题	大于 1mm 的开槽能增加表面爬电距离不能增加电气间隙

电气间隙间距不足解决方案

1 通过绝缘材料并且在可能的情况下通过双侧组装实现间隔；

2 高低电压隔离，顶部放置高电压，底部放置低电压。

爬电距离间距不足的解决方案

a 图 表示平坦表面，爬电距离是在节点之间 PCB 表面上测量；

b 图 表示 V 形槽可以增加节点之间的表面距离，增加的长度仅沿着凹槽测量其减小到 1mm 宽度的点；

c 图 表示矩形凹槽，可以进一步增加表面距离，但是宽度必须为 1mm 或更大，加工成本更贵；

d 图 表示在 PCB 上直接开槽，大于 1mm 宽度的槽们可以藏家表面距离，简单实用。

电子元器件及 PCB 电气隔离距离参考

变压器内部的电气隔离距离参考

变压器内部的电气隔离距离是指变压器两边的挡墙宽度的总和，如果变压器挡墙的宽度为 3mm，那么变压器的电气隔离距离值为 6mm（两边的挡墙宽度相同）。如果变压器没有挡墙，那么变压器的隔离距离就等于所用胶纸的厚度。另外，对于 AC-DC 电源，变压器初、次间绕组应用三层胶纸隔离，DC-DC 电源，可只用二层胶纸隔离。下列数值未包括裕量：

注：变压器的引脚如果没有套上绝缘套管，那么在引脚处的隔离距离可能也仅为胶纸加挡墙的厚度，所以变压器的引脚需要套上绝缘套管且套管要穿过挡墙。

• 保险丝前面 L、N 线之间的电气间隙 = 2.0mm

• 保险丝后面 L、N 线之间的电气间隙 = 1.5mm

220V 电气间隙和爬电距离 结论

• 电气间隙 > 2mm

• 爬电距离 > 2.5mm

如果遇到无法满足爬电间距的地方，开 > 1mm 槽满足设计需求，防止漏电。

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PCB 安规设计 | 二、电气间隙和爬电距离查表

老秦和梁思考已于 2024-03-04 15:17:44 修改

参考 IEC 62368-1-2018

查表三部曲

① 最小爬电距离确认，基本绝缘和加强绝缘，污染等级选择 2, 材料等级选择 IIIa 和 IIIb。

如果是 220V 电源，工作电压选择 250V，基本绝缘选择的爬电距离就是 2.5mm，加强绝缘等于 2 倍的基本绝缘，是 5mm。

参考 IEC 62368-1-2018

② 查出瞬态电压，选择过电压等级 II, 选在 300V。

参考 IEC 62368-1-2018

③ 根据瞬态电压，查询电气间隙，基于绝缘的电气间隙为 1.5mm，加强绝缘的电气间隙为 3mm。

参考 IEC 62368-1-2018

实例说明

结论 （输入 < 250V）

1 变压器前，L 与 N, 保险丝前后电气间隙 2mm＋0.2mm（误差），爬电距离 2.5mm+0.2mm（误差）。

2 变压器初次级间电气间隙 4.6mm，爬电距离 6.4mm。（爬电距离不够，开 > 1mm 宽度的槽）。

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PCB Layout 爬电距离、电气间隙的确定

EEWorld 电子工程世界
最新更新时间：2022-10-17

爬电距离：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防护界面之间的最短路径。

电气间隙：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）只能增加表面距离即爬电距离而不能增加电气间隙，所以当电气间隙不够时，开槽是不能解决这个问题的，开槽时要注意槽的位置、长短是否合适，以满足爬电距离的要求。

元件及 PCB 的电气隔离距离：（电气隔离距离指电气间隙和爬电距离的综合考虑）对于 Ⅰ 类设备的开关电源（本公司的大部分开关电源均为 Ⅰ 类设备）, 在元件及 PCB 板上的隔离距离如下：（下列数值未包括裕量）。

a、对于 AC—DC 电源（以不含有 PFC 电路及输入额定电压范围为 100-240V～为例）

	电气间隙	爬电距离
L 线 - N 线（保险管之前）	2.0mm	2.5mm
输入 - 地（整流桥前）	2.0mm	2.5mm
输入 - 地（整流桥后）	2.2mm	3.2mm
输入 - 输出（变压器）	4.4mm	6.4mm
输入 - 输出（除变压器外）	4.4mm	5.5mm
输入 - 磁芯、输出 - 磁芯	2.0mm	2.5mm

b、对于 AC—DC 电源（以含有 PFC 电路及输入额定电压范围为 100-240V～为例）

	电气间隙	爬电距离
L 线 - N 线（保险管之前）	2.0mm	2.5mm
输入 - 地（整流桥前）	2.0mm	2.5mm
输入 - 地（整流桥后）	2.2mm	3.2mm
输入 - 输出（变压器）	5.2mm	9.0mm
输入 - 输出（除变压器外）	4.4mm	6.4mm
输入 - 磁芯、输出 - 磁芯	2.2mm	3.2mm

c、对于 DC—DC 电源（以输入额定电压范围为 36-76V 为例）

	电气间隙	爬电距离
（DC+）-（DC-）（保险管之前）	0.7mm	1.4mm
输入 - 地（保险管之前））	0.7mm	1.4mm
输入 - 地（保险管之后）	0.9mm	1.4mm
输入 - 输出（考虑为基本绝缘）	0.9mm	1.4mm
输入 - 输出（考虑为加强绝缘）	1.8mm	2.8mm
输入 - 磁芯、输出 - 磁芯	0.7mm	1.4mm

一、变压器内部的电气隔离距离

变压器内部的电气隔离距离是指变压器两边的挡墙宽度的总和，如果变压器挡墙的宽度为 3mm，那么变压器的电气隔离距离值为 6mm（两边的挡墙宽度相同）。如果变压器没有挡墙，那么变压器的隔离距离就等于所用胶纸的厚度。另外，对于 AC-DC 电源，变压器初、次间绕组应用三层胶纸隔离，DC-DC 电源，可只用二层胶纸隔离。下列数值未包括裕量：

	要求的隔离距离	挡墙的最小宽度
AC—DC（输入电压 100-240V~，未含 PFC 电路）	6.4mm	3.2mm
AC—DC（输入电压 100-240V~，含有 PFC 电路）	9.0mm	4.5mm
DC—DC（电压 36-76V ）	2.8mm	1.4mm

注：变压器的引脚如果没有套上绝缘套管，那么在引脚处的隔离距离可能也仅为胶纸加挡墙的厚度，所以变压器的引脚需要套上绝缘套管且套管要穿过挡墙。

空间距离 (Creepage distance): 在两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间经由空气分离测得最短直线距离；

沿面距离 (clearance): 沿绝缘表面测得两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间的最短距离.

沿面距离 (clearance) 不满足标准要求距离时：PCB 板上可采取两个导电组件之间开槽的方法，导电组件与外壳、可触及部分之间距离不够，则可将导电组件用绝缘材料包住。

将导电组件用绝缘材料包住既解决了空间距离 (Creepage distance) 也解决了沿面距离 (clearance) 问题，此方法一般用在电源板上变压器和周边组件之间距离不够时，将变压器包住。

另外可在不影响产品功能的情况下适当降低两导体之间的电压差。

二、电气间隙的决定

根据测量的工作电压及绝缘等级，即可决定距离

一次侧线路之电气间隙尺寸要求，见表 3 及表 4

二次侧线路之电气间隙尺寸要求通常：一次侧交流部分：保险丝前 L—N≥2.5mm，L.N PE（大地）≥2.5mm，保险丝装置之后可不做要求，但尽可能保持一定距离以避免发生短路损坏电源。

一次侧交流对直流部分≥2.0mm

一次侧直流地对大地≥2.5mm （一次侧浮接地对大地）

一次侧部分对二次侧部分≥4.0mm，跨接于一二次侧之间之元器件

二次侧部分之电隙间隙≥0.5mm 即可

二次侧地对大地≥1.0mm 即可

附注：决定是否符合要求前，内部零件应先施于 10N 力，外壳施以 30N 力，以减少其距离，使确认为最糟情况下，空间距离仍符合规定。

三、爬电距离的决定

通常：

1、一次侧交流部分：保险丝前 L—N≥2.5mm，L.N 大地≥2.5mm，保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。

2、一次侧交流对直流部分≥2.0mm

3、一次侧直流地对地≥4.0mm 如一次侧地对大地

4、一次侧对二次侧≥6.4mm，如光耦、Y 电容等元器零件脚间距≤6.4mm 要开槽。

5、二次侧部分之间≥0.5mm 即可

6、二次侧地对大地≥2.0mm 以上

7、变压器两级间≥8.0mm 以上

四、绝缘穿透距离

应根据工作电压和绝缘应用场合符合下列规定：

—— 对工作电压不超过 50V（71V 交流峰值或直流值），无厚度要求；

—— 附加绝缘最小厚度应为 0.4mm；

—— 当加强绝缘不承受在正常温度下可能会导致该绝缘材料变形或性能降低的任何机械应力时的，则该加强绝缘的最小厚度应为 0.4mm。

如果所提供的绝缘是用在设备保护外壳内，而且在操作人员维护时不会受到磕碰或擦伤，并且属于如下任一种情况，则上述要求不适用于不论其厚度如何的薄层绝缘材料；

—— 对附加绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对附加绝缘的抗电强度试验；

—— 由三层材料构成的附加绝缘，其中任意两层材料的组合都能通过附加绝缘的抗电强度试验；

—— 对加强绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对加强绝缘的抗电强度试验；

—— 由三层绝缘材料构成的加强绝缘，其中任意两层材料的组合都能通过加强绝缘的抗电强度试验。

五、有关于布线工艺注意点

如电容等平贴元件，必须平贴，不用点胶

如两导体在施以 10N 力可使距离缩短，小于安规距离要求时，可点胶固定此零件，保证其电气间隙。

有的外壳设备内铺 PVC 胶片时，应注意保证安规距离（注意加工工艺）零件点胶固定注意不可使 PCB 板上有胶丝等异物。

在加工零件时，应不引起绝缘破坏。

六、有关于防燃材料要求

热缩套管 V—1 或 VTM—2 以上；PVC 套管 V—1 或 VTM—2 以上

铁氟龙套管 V—1 或 VTM—2 以上；塑胶材质如硅胶片，绝缘胶带 V—1 或 VTM—2 以上

PCB 板 94V—1 以上

七、有关于绝缘等级

1、工作绝缘：设备正常工作所需的绝缘

2、基本绝缘：对防电击提供基本保护的绝缘

3、附加绝缘：除基本绝缘以外另施加的独 * 立绝缘，用以保护在基本绝缘一旦失效时仍能防止电击

4、双重绝缘：由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘

5、加强绝缘：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等级相当于双重绝缘

八、爬电距离的确定

首先需要确定绝缘的种类：

基本绝缘：一次电路与保护地

工作绝缘① ：一次电路内部；二次电路内部

工作绝缘② ：输入部分（输入继电器之前）内部，二次电路与保护地

加强绝缘：一次电路与二次电路；输入部分与一次电路；充电板输出与内部线路再查看线路，确定线路之间的电压差

表一：爬电距离

最后，从下表中查出对应的爬电距离

表二爬电距离（适用于基本绝缘、工作绝缘② 、加强绝缘）

九、电气间隙的确定

首先需要确定绝缘的种类：

基本绝缘：一次电路与保护地

工作绝缘① ：一次电路内部；二次电路内部

工作绝缘② ：输入部分（输入继电器之前）内部，二次电路与保护地

加强绝缘：一次电路与二次电路；输入部分对一次电路；充电板输出与内部电路再查看线路，确定线路之间的电压差

最后，从下表中查出对应的电气间隙

表三电气间隙（适用于一次电路与二次电路间、一次电路内、输入电路、输入电路与其他电路）

表四电气间隙（适用于二次电路内）

十、设定爬电距离及电气间隙的基本步骤

1、确定电气间隙步骤

确定工作电压峰值和有效值；

确定设备的供电电压和供电设施类别；

根据过电压类别来确定进入设备的瞬态过电压大小；

确定设备的污染等级（一般设备为污染等级 2）；

确定电气间隙跨接的绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。

2、确定爬电距离步骤

确定工作电压的有效值或直流值；

确定材料组别（根据相比漏电起痕指数，其划分为：Ⅰ 组材料，Ⅱ 组材料，Ⅲa 组材料，Ⅲb 组材料。注：如不知道材料组别，假定材料为 Ⅲb 组）；

确定污染等级；

确定绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。

3、确定电气间隙要求值

根据测量的工作电压及绝缘等级，查表（ 4943：2H 和 2J 和 2K，60065-2001 表：表 8 和表 9 和表 10） 检索所需的电气间隙即可决定距离；作为电气间隙替代的方法，4943 使用附录 G 替换，60065-2001 使用附录 J 替换。

GB 8898-2001：电器间隙考虑的主要因素是工作电压，查图 9 来确定。（对和电压有效值在 220-250V 范围内的电网电源导电连接的零部件，这些数值等于 354V 峰值电压所对应的那些数值：基本绝缘 3.0mm , 加强绝缘 6.0mm）

4、确定爬电距离要求值

根据工作电压、绝缘等级及材料组别，查表 (GB 4943 为表 2L，65-2001 中为表 11）确定爬电距离数值，如工作电压数值在表两个电压范围之间时，需要使用内差法计算其爬电距离。

GB 8898-2001 其判定数值等于电气间隙，如满足下列三个条件，电气间隙和爬电距离加强绝缘可减少 2mm, 基本绝缘可减少 1mm：

1）这些爬电距离和电气间隙会受外力而减小，但它们不处在外壳的可触及导电零部件与危险带电零部件之间；

2）它们靠刚性结构保持不变；

3）它们的绝缘特性不会因设备内部产生的灰尘而受到严重影响。

注意：但直接与电网电源连接的不同极性的零部件间的绝缘，爬电距离和电气间隙不允许减小。基本绝缘和附加绝缘即使不满足爬电距离和电气间隙的要求，只要短路该绝缘，设备仍满足标准要求，则是可以接受的（ 8898 中 4.3.1 条）。

GB 4943 中只有功能绝缘的电气间隙和爬电距离可以减小，但必须满足标准 5.3.4 规定的高压或短路试验。

5、确定爬电距离和电气间隙注意

可动零部件应使其处在最不利的位置；

爬电距离值不能小于电气间隙值；

承受了机械应力试验。

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PCB 设计安规丨电气间隙与爬电距离要点

aleksib 发表于 2024-5-10 09:51

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。

电气间隙是指在 PCB 板上元件之间的空间距离，通常是通过在元件之间留出足够的空间来实现的。

它们的实现有助于确保电路的可靠性和安全性，并且遵守安规要求有助于确保电子产品的质量和市场准入。本文主要针对 PCB Layout 中的爬电距离、电气间隙和走线设计要求，做主要介绍。

电气间隙要求

根据测量的工作电压及绝缘等级，即可决定距离。

• 一次侧交流部分：保险丝前 L—N≥2.5mm，L.N—PE（大地）≥2.5mm，保险丝装置之后可不做要求，但尽可能保持一定距离以避免发生短路损坏电源。

• 一次侧交流对直流部分≥2.0mm。

• 一次侧直流地对大地≥2.5mm（一次侧浮接地对大地）。

• 一次侧部分对二次侧部分≥4.0mm，跨接于一二次侧之间之元器件。

• 二次侧部分之电隙间隙≥0.5mm 即可。

• 二次侧地对大地≥1.0mm 即可。

决定是否符合要求前，内部零件应先施于 10N 力，外壳施以 30N 力，以减少其距离，使确认为最糟情况下，空间距离仍符合规定。

爬电距离要求

• 一次侧交流部分：保险丝前 L—N≥2.5mm，L.N— 大地≥2.5mm，保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。

• 一次侧交流对直流部分≥2.0mm。

• 一次侧直流地对地≥4.0mm，如一次侧地对大地。

• 一次侧对二次侧≥6.4mm，如光耦、Y 电容等元器零件脚间距≤6.4mm 要开槽。

• 二次侧部分之间≥0.5mm 即可。

• 二次侧地对大地≥2.0mm 以上。

• 变压器两级间≥8.0mm 以上。

在设计和生产过程中，需要特别注意这些距离的合规性。如果实际的爬电距离小于这些要求，可能会导致电火花或电击等危险情况；如果在实际应用中遇到爬电距离不够的情况，可以尝试进行开槽。

这是增加爬电距离的有效方法，槽的位置和长度需要根据实际应用情况，进行适当的设计和调整。需要注意的是，开槽时不能破坏电路板的其他部分，尤其是不能破坏绝缘层。

1、间距设计原则，一般 1mm 间距耐压 300v，在条件满足的情况下，间距设置越大越好。

2、开槽时要注意槽的位置、长短是否合适，以满足爬电距离的要求。

走线要求

• 走线的间距：根据 PCB 生产厂家的加工能力，导线和导线之间、导线到焊盘之间的间距不得低于 4mil。通常情况下，为了满足生产需要，一般常规间距在 10mil 左右。

• 走线的宽度：走线的宽度应根据电流的大小来确定。例如当铜厚 1OZ 时，1mm 线宽可按电流 1A 来取值，在条件允许的情况下，走线应尽可能宽，以降低电阻并提高可靠性。

1、在设计过程中，要尽量减少线路的长度和弯曲度，以减少电阻和电感。

2、在可能的情况下，应尽量使用宽导线和大间距来提高可靠性。

3、避免导线交叉或重叠，以防止电磁干扰和热效应。

4、在需要高频信号传输的情况下，应使用屏蔽电缆或光纤传输，以减少干扰。

5、在需要高电流传输的情况下，应使用粗导线以减少电阻。

6、在可能发生机械应力的地方，应使用适当的外护套来保护导线。

7、在设计过程中要考虑线路的可维护性，以便于维修和更换元件。

综上所述，PCB Layout 的安规爬电距离和走线设计要求，是确保电路板安全稳定运行的重要因素。在设计过程中，要充分考虑各种因素，遵守相关规范和标准，提高电路板的可靠性、稳定性和安全性。

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• PCB 安规设计 | 一、电气间隙和爬电距离_pcb 电气间隙和爬电距离 - 优快云 博客
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• PCB 安规设计 | 二、电气间隙和爬电距离查表_电气间隙和电压对照表 - 优快云 博客
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