高压 PCB 设计:材料、安全与最佳实践
为高压直流偏置创建 PCB 时,标准与预防措施变得更为严格。高压 PCB 材料与防弧设计确保最终产品安全功能。牢记这些材料与设计要点,避免成本增加与危险。
高压 PCB 材料
高压 PCB 设计用材料需在常规环境与过压事件中随老化保持峰值性能。考虑以下主件材料:
- 板材: 选材时优先考虑板材本身。它为其余功能提供基础,下单前权衡设计所有因素。FR4 层压板击穿电压极高,但边缘结构薄弱、易受污染。BT 环氧全方位抗性好,但因侧壁强仅适合特定应用。高压层压板性能极高但价格昂贵。
- 铜: 制造 PCB 过孔的铜需足够重以承受大电流与机械应力。PCB 应包含厚铜(4-10 oz)或极厚铜(10-50 oz)电路与材料。
- 树脂与玻璃: 虽非主要 PCB 组件,但板卡树脂含量与玻璃风格影响其高压耐久性。高树脂含量、小玻璃风格板卡提供最佳介电性能。
为判断材料是否提供足够绝缘以承受高压直流偏置,请研究其比较漏电起痕指数 (CTI)。材料 CTI 表示标准测试中其开始击穿的电压。PCB 层压板制造商在数据手册分享产品 CTI 数值。CTI 分六级:0 级 (>600V) 至 5 级 (<100V),5 级绝缘最低。IEC-60950-1、IPC-2221 等行业标准也推荐高压 PCB 材料。
记住:除适合高压环境材料外,还须找到能承受其他环境因素的选项。高绝缘标准 PCB 可能也需适应高真空或高压应用的材料。

高压 PCB 设计技巧
选定 PCB 材料后,制造商应遵循提高其高压直流偏置适用性的设计原则,如:
- 创建光滑表面处理以最小化弧光几率
- 遵循间距安全标准
- 走线后减少板边毛刺
- 避免走线与焊盘布局中的尖角
PCB 中的电气间隙与爬电距离
PCB 有严格间距要求,以爬电距离和电气间隙衡量。高压环境下,PCB 两导电元件间极易形成电弧。正确间距降低弧光风险。电气间隙指两导体间通过空气的距离。若两导电元件电气间隙不足,过压事件可导致弧光。爬电距离也指两导体间距离,但沿材料表面而非空气。合理爬电距离确保板卡元件不过拥挤。
高压应用
比您想象的更多行业需要耐高压 PCB。低气压等条件增加电弧率,故某些不直接用大电流的应用仍需良好设计 PCB。客户需这些 PCB 用于:
- 航天器及其他空间设备
- 高空飞行器
- 高科技激光器
- 粒子对撞机电源
高压应用 PCB 驱动当今最创新技术。工程师、科学家、研究员用其推动对世界认知、开发更先进技术。创建含高压 PCB 产品即为前沿 STEM 领域贡献力量。
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