为什么要布线气隙以隔离PCB上的电压？

在学习电源的PCB设计时，我经常看到带有布线间隙的电路板，以分隔布局的低压部分和高压部分。

在蚀刻掉铜时，为什么要创建相同级别的隔离，却要解决气隙问题？空气的击穿电压是否比FR​​4高得多？

我认为使用这种间隙是为了避免可能无法完美地蚀刻掉铜的情况。

高压PCB设计

高压PCB设计可防止电弧

原因如下：

1. 发生电弧放电时，可能会导致PCB表面碳化（也称为“燃烧”）。这可能会导致永久性短路。这也是不可逆转的损害，因为空气中的电弧并非如此（除非其他地方出了问题）。如果单个高压尖峰产生了永久短路，那么这将特别糟糕，那么任何“低电平”电压源仍将具有可用的低阻抗路径。
2. 您可以选择安装高介电强度的屏蔽层（比FR4 /阻焊层好得多，比空气好得多）。
3. 灰尘/污垢会积聚在电路板上，降低绝缘强度。如果表面不存在，那么问题就不那么多了（尽管仍然可能是个问题）。
4. 在第二个环节中，他们进行了一些实验，其中湿度对阻焊层的击穿电压有很大的影响，而对缝隙的影响较小（尽管可能仍然很明显）。他们最好的结果是删除了阻焊层并切割了一个插槽（没有明显的性能下降）。
5. 路由器会消除任何无意的爬电错误，尽管实际上这应该在设计阶段就发现，尤其是对于现代CAD。如果走线有意外断路，PCB可能无法正常工作，而减小大电流走线可能会导致其他问题：P
6. 所需的空气间隙似乎小于表面所需的表面爬电距离。

快速浏览一些漏电/间隙表：

间隙表III

爬电表IV

似乎可以证实creepage distance> clearance distance，尤其是在污染程度更高的情况下。

污染度是衡量环境如何影响PCB的指标。请参阅：设计灰尘。

各种污染程度的描述（表1）：

1. 无污染或仅干燥，不导电的污染，不会影响安全性。您可以通过封装或使用气密密封的组件或通过PCB的保形涂层来达到污染等级1。
2. 偶尔会发生临时凝结的非导电性污染。这是最常见的环境，通常是家庭，办公室和实验室使用的产品所必需的。
3. 导电性污染或干燥的非导电性污染，可能由于预期的凝结而变成导电性。这通常适用于工业环境。您可以使用防护等级（IP）的外壳来达到污染等级3。
4. 污染会产生持久的导电性，例如雨，雪或导电性灰尘。此类别适用于室外环境，并且在产品标准指定室内使用时不适用。

气隙的击穿水平比电路板上的非铜表面高得多。有两种机制在起作用-物理气隙（间隙）和在PCB表面的所谓“跟踪”（爬电）。

爬电距离。爬电是沿着绝缘体表面测量的两个导电部分之间（或导电部分和设备边界表面之间）的最短路径。适当且适当的爬电距离可防止跟踪，该过程会由于绝缘表面上或接近绝缘表面的放电而在绝缘材料的表面上产生局部导电的局部劣化路径。所需的跟踪程度取决于两个主要因素：材料的比较跟踪指数（CTI）和环境污染程度。

和，

间隙距离。间隙是通过空气测量的两个导电部件之间（或导电部件与设备边界表面之间）的最短距离。间隙距离有助于防止由于空气的电离而导致电极之间的电介质击穿。介电击穿水平还受到相对湿度，温度和环境污染程度的影响。

作为在PCB距离上的气隙的一个实际示例，我曾经设计了一个高压PSU（50kV dc）。输出级是二极管三极管（在此示例中不重要），但安装了6kV的二极管和电容器并将其转换为50kV的PCB的组件周围必须有大孔，因此电路板上的“爬电”现象无法直接产生。整个PCB表面的直线，而是必须在槽和孔周围编织，这使其具有更高的击穿电压能力。

在这里，在堆叠交换上有一个类似的问题，它具有电压表和间隙和间隙间隙表。