电气间隙与爬电距离

绝缘距离关键参数

参数名称	电气间隙 (Clearance) / 爬电距离 (Creepage)
测量路径	空间直线 (空气) / 绝缘表面 (路径)
决定因素	峰值电压、海拔 / 工作电压、材料组别
核心标准	IEC 62368-1, IEC 60601-1, IEC 60664-1

电气间隙与爬电距离是评估电子产品绝缘性能的两个空间维度，旨在防止高压击穿空气或沿绝缘表面产生闪络。

定义与物理区别

1. 电气间隙 (Clearance, Cl)

• 定义：两个导电部件之间，或导电部件与设备界面之间测得的最短空间直线距离。
• 物理意义：主要用于防止由瞬态过电压（如浪涌）引起的空气电弧击穿。
• 影响因素：工作电压（峰值）、海拔高度（气压越低越易击穿）、污染等级。

2. 爬电距离 (Creepage Distance, Cr)

• 定义：两个导电部件之间，或导电部件与设备界面之间沿绝缘材料表面测得的最短距离。
• 物理意义：防止在长期工作电压下，由于绝缘表面受潮或污染导致的“电痕化”现象。
• 影响因素：工作电压（有效值 rms）、材料的耐电痕指数 (CTI)、污染等级。

绝缘路径的优化

在 PCB 设计中，爬电距离永远大于或等于电气间隙。当空间直线距离不足时，通常采用以下工程手段：

• 开槽 (V-Slot)：在两个焊盘之间挖掉一部分 PCB，使路径必须“绕路”而行，从而增加爬电距离。
• 增加屏障：在导电件之间设置物理绝缘挡板。

决定限值的关键变量

在查阅标准（如 IEC 62368-1）确定限值前，需确认以下变量：

1. 污染等级 (Pollution Degree)：
   • 1 级：密封环境。
   • 2 级：典型办公/家庭环境（最常用）。
2. 材料组别 (Material Group)：
   • 根据 耐电痕指数 (CTI) 分为 I, II, IIIa, IIIb 组。CTI 越高，要求的距离越小。
3. 绝缘类型：
   • 基本绝缘、附加绝缘、双重绝缘、加强绝缘（通常要求两倍的基本绝缘距离）。

安规合规注意事项

• 海拔修正系数：若设备设计在海拔 2000 米以上使用，电气间隙必须根据倍增系数进行加严（气压低导致空气绝缘强度下降）。
• 机械公差：在设计 Layout 时，应预留 0.2mm - 0.5mm 的裕量，防止生产公差导致实测距离不合格。
• PCB 开槽宽度：为了计入有效的爬电距离，槽宽通常要求大于 1mm（若小于 1mm，灰尘可能堆积形成导电桥接）。
• 跨接元器件：跨接在初次级之间的Y电容、光耦、变压器，其物理封装尺寸必须满足加强绝缘要求的最小爬电距离。

参见

• IEC 62368-1
• 耐电痕指数 (CTI)
• TR CU 004/2011 (LVD)
• PCB布局布线规范