Две дорожки с разными потенциалами разделяет диэлектрик: стеклотекстолит, маска или воздух над платой. Если зазор слишком мал, по поверхности платы со временем идёт утечка, а при влаге и пыли возможен пробой. Минимальный зазор для обычной платы задаёт таблица 6-1 стандарта IPC-2221 «Electrical Conductor Spacing»: она зависит от напряжения и от того, где проходят проводники. Технологические нормы фабрики — минимальная ширина и зазор, которые она может изготовить, — разобраны в статье про технологические нормы; здесь речь только о напряжении.
Таблица 6-1 IPC-2221
Напряжение в таблице — постоянное или амплитуда переменного между двумя проводниками. Столбцы — семь случаев:
- B1 — внутренние слои, на любой высоте;
- B2 — наружные слои без покрытия, от уровня моря до 3050 м;
- B3 — наружные слои без покрытия, выше 3050 м;
- B4 — наружные слои под постоянным полимерным покрытием (например, паяльной маской), на любой высоте;
- A5 — наружные проводники, собранная плата покрыта влагозащитным лаком;
- A6 — выводы и площадки компонентов без покрытия;
- A7 — выводы и площадки компонентов под лаком.
Буква B означает голую плату, A — собранную.
| Напряжение, В | B1 | B2 | B3 | B4 | A5 | A6 | A7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0–15 | 0,05 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,13 | 0,13 | 0,13 |
| 16–30 | 0,05 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,13 | 0,25 | 0,13 |
| 31–50 | 0,1 | 0,6 | 0,6 | 0,13 | 0,13 | 0,4 | 0,13 |
| 51–100 | 0,1 | 0,6 | 1,5 | 0,13 | 0,13 | 0,5 | 0,13 |
| 101–150 | 0,2 | 0,6 | 3,2 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | 0,4 |
| 151–170 | 0,2 | 1,25 | 3,2 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | 0,4 |
| 171–250 | 0,2 | 1,25 | 6,4 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | 0,4 |
| 251–300 | 0,2 | 1,25 | 12,5 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | 0,8 |
| 301–500 | 0,25 | 2,5 | 12,5 | 0,8 | 0,8 | 1,5 | 0,8 |
| свыше 500, на вольт | 0,0025 | 0,005 | 0,025 | 0,00305 | 0,00305 | 0,00305 | 0,00305 |
Все зазоры — в миллиметрах. Строки таблицы записаны целыми вольтами, поэтому дробное напряжение калькулятор относит к строке, верхнюю границу которой оно не превышает: 15,5 В — к строке 16–30 В.
Выше 500 В
Для напряжений больше 500 В таблица даёт добавку на каждый вольт сверх 500 — её прибавляют к значению для 500 В (п. 6.3):
Пример из стандарта: внутренний слой, 600 В — 0,25 + 100 · 0,0025 = 0,50 мм. На наружном слое без покрытия при 1000 В выходит 2,5 + 500 · 0,005 = 5 мм, а выше 3050 м — уже 12,5 + 500 · 0,025 = 25 мм: разреженный воздух пробивается легче, поэтому у столбца B3 самая большая добавка.
Действующее значение и амплитуда
Сетевое напряжение 230 В — действующее значение; амплитуда синуса в раз больше, 325 В. Поэтому сетевые цепи попадают в строку 301–500 В, а не 171–250 В, и на наружном слое без покрытия им нужно 2,5 мм. В импульсных источниках берут наибольшее напряжение между проводниками с учётом выбросов: у обратноходового преобразователя на стоке ключа оно заметно выше выпрямленной сети.
Что даёт покрытие
Сравните строку 301–500 В: голый наружный слой — 2,5 мм, тот же слой под постоянным покрытием или под лаком — 0,8 мм, внутренний слой — 0,25 мм. Внутри платы проводники окружены диэлектриком, на них не оседает влага и пыль. Паяльная маска считается покрытием столбца B4, если она закрывает все проводники, кроме площадок для пайки; сами площадки и выводы компонентов при этом проверяют по столбцу A6 — у них 1,5 мм. Стандарт предупреждает, что полностью полагаться на покрытие нельзя: где возможно, зазор на наружных слоях делают больше табличного.
TI в эталонном проекте датчика тока на 400 В (TIDU833) взяла столбец для наружных проводников под лаком — это разрешило плотную разводку, но обязывает покрывать собранную плату.
IPC-2221 и стандарты безопасности
IPC-2221 задаёт зазоры, при которых плата работает, — функциональную изоляцию. Защиту человека от поражения током она не обеспечивает: для этого есть путь утечки и воздушный зазор по IEC 60664-1 и стандартам на изделия (IEC 62368-1 для аппаратуры, IEC 61800-5-1 для приводов). Они зависят от степени загрязнения, группы материала по CTI, категории перенапряжения и вида изоляции — основной или усиленной. TI в записке SLUP419 приводит для сравнения часть таблицы F.4 IEC 60664-1 — пути утечки при степени загрязнения 2:
| Рабочее напряжение, В (действ.) | Группа I | Группа II | Группа III |
|---|---|---|---|
| 63 | 0,63 | 0,9 | 1,25 |
| 400 | 2,0 | 2,8 | 4,0 |
| 800 | 4,0 | 5,6 | 8,0 |
| 1000 | 5,0 | 7,1 | 10,0 |
Это основная изоляция; для усиленной путь утечки удваивают. Таблицы нельзя сравнивать строка в строку: IEC задаёт рабочее напряжение действующим значением, IPC-2221 — амплитудой. Подробнее о видах изоляции и о том, как прорезь в плате удлиняет путь утечки, — в статье про гальваническую развязку.
Воздушный зазор по IEC 60664-1
Воздушный зазор изоляции IEC 60664-1 выбирает не по рабочему напряжению, а по импульсному — по выбросам, которые приходят из сети. Импульс берут из таблицы F.1 по напряжению сети и категории перенапряжения, зазор — из таблицы F.2. Пример из SLUP419: сеть 230 В, категория II (аппаратура, включаемая в розетку) — импульс 2,5 кВ для основной изоляции; для усиленной берут следующую ступень, 4 кВ. При степени загрязнения 2 это 1,5 и 3,0 мм. Выше 2000 м зазоры увеличивают по таблице A.2 того же стандарта.
Как пользоваться
Возьмите наибольшее напряжение между двумя соседними проводниками, выберите столбец по слою и покрытию и сравните зазор с правилами проекта в САПР. Полигон и дорожка, вывод и переходное отверстие, крепёжный винт и проводник — всё это пары проводников, и для каждой нужен свой зазор. Ширину дорожки по току подберёт калькулятор ширины дорожки.
Частые вопросы
Какой зазор нужен между дорожками для 220 В?
Амплитуда сетевого напряжения 230 В — около 325 В, это строка 301–500 В таблицы 6-1 IPC-2221. На наружном слое без покрытия нужно не меньше 2,5 мм, под постоянным полимерным покрытием или под лаком — 0,8 мм, на внутреннем слое — 0,25 мм. Если покрыты только проводники платы (маска), а площадки и выводы остаются открытыми, их проверяют по столбцу A6 — 1,5 мм (п. 6.3.4). Это функциональный зазор платы. Если сетевая цепь отделена от того, к чему прикасается человек, расстояния задают IEC 60664-1 и стандарт на изделие (например, IEC 62368-1): для доступных человеку цепей нужна усиленная изоляция, и её расстояния больше. Основная изоляция по IEC 60664-1 может быть и меньше IPC-2221 — TI в SLUP419 для 400 В приводит 2 мм против 2,5 мм.
Считается ли паяльная маска покрытием по IPC-2221?
Столбец B4 — проводники под постоянным полимерным покрытием, и IPC-2221 в описании категорий (п. 6.3.5 и 6.3.6) называет таким покрытием и паяльную маску. Условие — покрыты все проводники, кроме площадок для пайки, а выводы и площадки компонентов тогда проверяют по столбцу A6. Для плат, которые работают во влаге, грязи или агрессивной среде, этот вариант стандарт не рекомендует.
Какое напряжение подставлять: действующее или амплитуду?
Таблица 6-1 задана для постоянного напряжения или амплитуды переменного. Для синуса амплитуда в √2 раза больше действующего значения: 230 В превращаются в 325 В. Калькулятор умеет пересчитывать сам — выберите «Действующее (синус)». Для импульсных преобразователей берут наибольшее напряжение между проводниками с учётом выбросов при переключении.
Как считать зазор выше 500 В?
Для напряжений больше 500 В в таблице дано значение на вольт: его умножают на превышение над 500 В и прибавляют к значению для 500 В. Пример из стандарта: внутренний слой, 600 В — 0,25 мм + 100 × 0,0025 мм = 0,50 мм. Для наружного слоя без покрытия на 1000 В получается 2,5 + 500 × 0,005 = 5 мм.
Источники
- IPC-2221B. Generic Standard on Printed Board Design, 2012 — табл. 6-1 «Electrical Conductor Spacing» (с. 57 по оглавлению); стандарт платный, значения таблицы и правило выше 500 В сверены с редакцией IPC-2221 (февраль 1998): табл. 6-1, п. 6.3 — пример B1, 600 В: 0,25 мм + 100 В × 0,0025 мм = 0,50 мм; п. 6.3.1–6.3.7 — описание категорий B1–A7
- IPC-2221B. Table of Contents — номер и название таблицы 6-1 и раздела 6.3 «Electrical Clearance» в действующей редакции
- Texas Instruments. SLUP419: Demystifying Clearance and Creepage Distance for High-Voltage End Equipment, Power Supply Design Seminar, March 2024 — IPC-2221B — стандарт функциональных зазоров платы, не безопасности; рис. 7: при амплитуде 400 В по IPC-2221B — 0,25 мм на внутреннем слое, 2,5 мм на наружном без покрытия, 0,8 мм под лаком, IEC 60664-1 — 2 мм; текст к табл. 5: сеть 230 В, категория перенапряжения II — импульс 2500 В для основной изоляции и 4000 В для усиленной; табл. 5 — часть табл. F.2 IEC 60664-1, степень загрязнения 2: 2,5 кВ — 1,5 мм, 4,0 кВ — 3,0 мм; табл. 3 — часть табл. F.4 IEC 60664-1 (пути утечки); значения табл. F.4 для печатного монтажа близки к табл. 6-1 IPC-2221B
- Texas Instruments. TIDU833: High Voltage 12 V – 400 V DC Current Sense Reference Design, March 2015 — пример применения: зазоры платы на 400 В выбраны по табл. 6-1 IPC-2221 для наружных проводников под влагозащитным лаком
Где пригодится
- IEC 60664-1: координация изоляцииЗазоры, пути утечки, категории перенапряжения, загрязнение
- IPC-2221: проектирование платРазделы, классы изделий, таблица 6-1 зазоров, ток проводников
- Какой зазор нужен между дорожками двух фаз 400 В на печатной плате?Амплитуда 566 В: B2 2,83 мм, B4 1,0 мм, внутренний слой 0,41 мм — функционально
- Нужно ли увеличивать зазоры на плате для работы на большой высоте?Выше 3050 м столбец B3: в разы больше без покрытия, под лаком — без изменений
- Рабочее напряжение изоляцииНаибольшее действующее напряжение на изоляции в нормальной работе — основа расчёта пути утечки
- Влагозащитное покрытие (conformal coating)Тонкий изолирующий слой на собранной плате, повторяющий её форму
Встроить калькулятор на свой сайт
Скопируйте код и вставьте его в HTML страницы, статьи или вики. Виджет бесплатный, без рекламы, счётчиков и cookie. Условие одно — ссылка на GAW под рамкой остаётся на месте. Подробнее о виджетах
<iframe src="https://gaw.ru/embed/pcb-clearance/" title="Зазор между проводниками печатной платы по напряжению" width="100%" height="640" style="border:1px solid #e3e5e9;border-radius:8px" loading="lazy" allow="clipboard-write"></iframe>
<p style="margin:6px 0 0;font-size:14px">Калькулятор: <a href="https://gaw.ru/tools/pcb-clearance/">Зазор между проводниками печатной платы по напряжению</a> — GAW.ru</p>Автоподстройка высоты рамки
Если сайт разрешает скрипты, добавьте этот код один раз в любом месте страницы: рамка будет менять высоту вместе с результатом расчёта.
<script>window.addEventListener("message",function(e){if(e.origin!=="https://gaw.ru"||!e.data||e.data.type!=="gaw:embed-height")return;var f=document.querySelectorAll('iframe[src^="https://gaw.ru/embed/"]');for(var i=0;i<f.length;i++)if(f[i].contentWindow===e.source)f[i].style.height=e.data.height+"px"})</script>Обновлено .
Нашли ошибку в расчёте?