PCB設計和裝配標準不會限制您的工作效率。相反，其存在是為了幫助跨多個行業構建統一產品設計和性能的期望。標準化帶來了合規工具，例如某些設計方面的計算器、審計和檢查流程等。

在高壓PCB設計中，重要的PCB設計通用標準是IPC-2221。該設計標準總結了許多重要的設計方面，其中一些歸結為簡單的數學公式。對于高壓PCB，IPC-2221計算器可以幫助您快速確定PCB上導電元件之間的適當間距要求，這有助于確保您的下一塊高壓電路板在其工作電壓下保持安全。當設計軟件包含這些規范作為自動設計規則時，您就可以保持高效并避免在構建電路板時出現布局錯誤。

什么是IPC-2221？ IPC-2221（修訂版B，2012年生效）是公認的行業標準，定義了PCB設計的多個方面。部分示例包括材料（包括基板和鍍層）的設計要求、可測試性、熱管理和散熱裝置以及環形圈等。

某些設計指南被更具體的設計標準所取代。例如，IPC-6012和IPC-6018分別提供了剛性PCB和高頻PCB的設計規范。這些附加標準旨在與通用PCB的IPC-2221標準基本一致。不過，IPC-2221通常不是用于評估產品可靠性或制造良率/缺陷的資格標準。對于剛性電路板，通常使用IPC-6012或IPC-A-600來鑒定已制造的剛性PCB。

IPC-2221B高壓設計的導體間距 IPC-2221B標準規定了高壓PCB設計的重要設計要求。其中之一是導體間距，旨在解決兩點：

在高電場強度下發生電暈或介質擊穿的可能性

導電陽極絲化的可能性，有時稱為枝晶生長（參見下文）

第一點最重要，因為設置PCB中導體之間的真正最小間距最有利于控制。第二種效應也可以抑制，即采用適當的導線間距、選擇適當的材料并在制造過程中保持常規的清潔度。在IPC-2221標準中，防止這些效應所需的間距總結為兩個導體之間的電壓函數。 下圖所示為IPC-2221標準中的表6-1。這些值列出了最小導體間距作為兩個導體之間的電壓函數。這些值根據導體之間的峰值交流或直流電壓而定。請注意，IPC-2221僅針對最高500V的電壓規定了固定的最小導體間距值。一旦兩個導體之間的電壓超過500V，則下表所示的每伏特間距值將用于計算最小導體間距。超過500V之后，所需的最小間距就會相對應增加，如表最下面一行所示。

IPC-2221B導體間距要求

電流過高時的溫度上升 并非所有高壓PCB都會在大電流下運行，但那些要求使用大電流的PCB在導體不夠大時可能會出現高的溫升。PCB中的溫度升高是由于焦耳熱引起的，這與導體的直流電阻有關。因此，當電流也很大時，承載高電流的導體的橫截面積應較大。 要確定最佳橫截面積，可以使用基于IPC-2221和IPC-2152標準中所發布數據的計算器。IPC-2152計算器中使用的數據集更復雜，但可以提供比IPC-2221計算器更準確的結果。

IPC-9592B電源轉換設備標準

IPC-9592B標準專門針對電源轉換設備提供了導體間距要求。與IPC-2221中規定的所需導體間距同時繪制時，這些標準相當一致。下表規定了IPC-9592B下的間距要求。這將所需的最小導線間距定義為峰值電壓值的函數；不同之處在于，該標準使用低于上表所示500V限值的施加電壓以標度最小導體間距值。

適用于電源轉換設備的IPC-9592B導體間距要求

如果上網查找，您會發現一些計算器已使用上述值完成預編程。確定適當的間距值后，您就可以將這些作為對象到對象的間距，編程到設計規則中。由于不同的電壓下通常會運行不同的網絡，因此您也可以逐個網絡將這些值編程到您的設計規則中。如果您的設計變得非常密集，您就可以將某些網絡設置得更靠近彼此。

IPC-9592和IPC-2221B間距計算器 間距計算器提供了基于上述標準的安全間距計算。要使用此計算器，請輸入電路板運行的工作電壓，計算器將返回PCB布局中內部、外部和涂層導線的間距要求。該計算器還將返回符合IPC-9592標準的電源轉換設備的結果。

金屬轉換失敗 金屬轉換是具備高導體密度的高壓設計中的眾多失效機制之一。如果兩個導體達到高電位，當導體含有水溶性鹽類殘留物時，就會發生金屬枝晶的電化學生長；兩個焊球之間枝晶生長的SEM圖像如下所示。

SEM圖像顯示了兩個焊球之間的極端枝晶生長 這些金屬枝晶可以使高密度PCB上的兩個點短路。實際上這是一種電場效應，這就解釋了為什么有最小間距要求；對于給定的電位差，增加導體之間的間距會降低導體之間的電場，從而抑制枝晶生長。

不只是IPC-2221計算器

請注意，IPC-2221標準是自愿的。但是，對于建筑和電氣規范中定義的安全標準所涵蓋的產品，相關UL或IEC標準中的爬電距離和電氣間距要求可能會成為強制性要求。例如，在IEC 62368-1標準（已取代IEC 60950-1標準）中，可以找到有關使用交流電源和電池電源的IT和電信產品的一組相關安全要求。對于爬電距離，IPC-2221B下指定的間距取決于RMS工作電壓、污染程度（編號1到3）和材料組。后兩個術語的定義可以在UL 62368-1標準中找到。無論您需要遵守IEC、IPC還是其他要求的安全標準，在使用正確的PCB設計軟件時，您都可以將設計要求指定為設計規則。

為了防止沿層的導體之間因爬電而擊穿，材料選擇與導體之間的適當間距同樣重要。材料抗擊穿的能力可以用相對漏電起痕指數（CTI）來概括。PCB層壓材料的CTI值用于設置基板表面上導體的爬電距離限制。IEC-60112標準定義了CTI值，這樣更大的CTI級基板在發生介質擊穿之前可以承受更高的電壓。我將在即將發表的關于高壓PCB層壓材料以及如何選擇它們的文章中詳細討論這一點。

現在，請注意，爬電距離和電氣間距是相輔相成的，根據電氣間距確定間距是新設計的良好開端。

Altium Designer中的CAD工具和布線功能建立在統一的規則驅動型設計引擎之上，可在您創建電路板時自動檢查您的布局。使用IPC-2221計算器計算出您的間距要求后，即可將間距編程到設計規則中，以確保您的電路板在高壓下保持安全并維持功能。您還可以訪問全套文檔功能，為制造和裝配做好準備。