1. 绝缘类型定义
绝缘设计 = 电路类型 × OV 类别 × 工作电压 × 污染等级 × 绝缘类型——五因子交叉查表，电气间隙与爬电距离取大值，1 分钟耐压测试做终裁。 IEC 61010-1 定义了五种绝缘类型，每种对应不同的防护等级：
| 绝缘类型 | 英文 | 定义 | MOP 数量 |
|---|---|---|---|
| 功能绝缘 | Functional | 仅保证正常工作的绝缘，不提供电击防护 | 0 |
| 基本绝缘 | Basic | 基本的电击防护手段（一等防护） | 1 |
| 附加绝缘 | Supplementary | 在基本绝缘之外独立提供的绝缘（二等防护） | 1 |
| 双重绝缘 | Double | 基本绝缘 + 附加绝缘的组合 | 2 |
| 加强绝缘 | Reinforced | 单一绝缘系统提供等效于双重绝缘的防护等级 | 2 |
MOP（Means of Protection） 是理解绝缘层级的关键概念：
- 1 MOP = 基本绝缘，提供单一故障防护
- 2 MOP = 双重或加强绝缘，提供单一故障条件下仍然安全的冗余防护
工程师提示： 在 PCB 设计中，变压器初-次级之间的隔离是必须 2 MOP 的典型场景。槽孔（slot）、Y 电容和光耦是实现 2 MOP 的常用手段。
2. 五因子绝缘判定法
理解这个五因子模型后，接下来的关键是知道去哪里查表。
3. 主网电路间距要求（Table 4）
3.1 适用条件
Table 4 适用于 主网电路（Mains Circuit）且 OV CAT II ≤300V 的场景。这是最常见的产品场景——大多数实验室台式仪器都在这个范围内。
3.2 Table 4 关键数据
| 相线-中性线电压 (V) | 电气间隙 (mm) | 爬电距离 PD2 PWB (mm) | 爬电距离 PD2 其他 (mm) |
|---|---|---|---|
| ≤ 150V | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| >150 ≤ 300V | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
工程师提示： 1.5mm 是 230V 市电产品 PCB 上最"经典"的间距要求。如果你正在设计 220V 的 PCB 板，先确保 L-N 之间和 L/N-GND 之间至少有 1.5mm，这能避免大多数初期认证失败。但要注意这只是 CAT II ≤300V 的要求——如果你的设备标称 CAT III，1.5mm 远远不够。
3.3 爬电距离的额外维度：材料组别
爬电距离不仅取决于电压，还取决于 PCB 基材的 CTI（相比漏电起痕指数）：
| 材料组别 | CTI 范围 | 爬电距离影响 |
|---|---|---|
| I | CTI ≥ 600 | 取标准值（最短） |
| II | 400 ≤ CTI < 600 | 取标准值 |
| IIIa | 175 ≤ CTI < 400 | 取 1.25~1.6× 标准值 |
| IIIb | 100 ≤ CTI < 175 | 取 1.6~2.5× 标准值 |
FR-4 的标准 CTI 约为 175-250，属于 IIIa 组。 这意味着绝大多数 PCB 的爬电距离需要乘以 1.25~1.6 的系数。
4. 耐压测试要求（Table 5）
电气间隙和爬电距离是"设计值"，耐压测试是"验证"。Table 5 定义了固体绝缘的 1 分钟测试电压：
4.1 主网电路耐压值（OV CAT II ≤300V）
| 相线-中性线电压 | 基本绝缘 AC (1min) | 基本绝缘 DC (1min) | 加强绝缘 AC (1min) | 加强绝缘 DC (1min) |
|---|---|---|---|---|
| ≤ 150V | 1500V | 2100V | 3000V | 4200V |
| >150 ≤ 300V | 1500V | 2100V | 3000V | 4200V |
规律：DC 耐压 = AC 耐压 × 1.414（根号 2）。加强绝缘 = 基本绝缘 × 2。
4.2 测试条件
- 测试时间：1 分钟（型式试验），生产线例行试验可缩短至 1-2 秒但电压需提高
- 测试位置：一次-二次之间、一次-GND 之间
- 判定准则：不允许击穿或闪络。但允许电晕放电和局部放电（只要不发展为击穿）
工程师提示： 生产线的例行耐压测试是大多数工厂的痛。1 分钟打耐压太慢影响产能，但缩短时间需要相应提高电压（参考附录 F）。权衡是在产线上做 3kV/2s（如果设计值允许）并保留 1min 型式试验记录作为支持的策略。
5. 次级电路间距要求（Tables 6 & 7）
次级电路（Secondary Circuit）——即主电源变压器隔离后的电路——使用单独的表格：
5.1 Table 6：次级电路电气间隙
| 工作电压 (峰值) | 电气间隙 PD2 (mm) |
|---|---|
| ≤ 71V | 0.2 |
| >71 ≤ 140V | 0.7 |
| >140 ≤ 210V | 1.2 |
| >210 ≤ 420V | 2.0 |
5.2 Table 7：次级电路爬电距离
| 工作电压 (RMS/DC) | 爬电距离 PD2, 材料组 II (mm) | PD2, 材料组 IIIa (mm) |
|---|---|---|
| ≤ 50V | 0.5 | 0.7 |
| >50 ≤ 100V | 0.7 | 0.9 |
| >100 ≤ 160V | 1.0 | 1.4 |
| >160 ≤ 320V | 2.0 | 2.5 |
可以看到，次级电路对电压 >50V 之后要求开始增长。如果你设计的是 24V 的 PLC 电路，初看要求很低——但务必确认没有 100V/230V 的电源线在附近走线。
6. 附录 K：高 CAT 等级的扩展要求
一旦涉及 CAT II >300V、CAT III 或 CAT IV，必须查阅附录 K：
| 附录 | 适用场景 | 典型间距增幅 |
|---|---|---|
| K.2 | CAT II, 工作电压 >300V | 1.5~2× |
| K.3 | CAT III | 2~3× |
| K.4 | CAT IV | 3~4× (相对 CAT II ≤300V) |
举例： CAT II ≤300V、基本绝缘、峰值电压 300V 的条件下电气间隙要求 1.5mm。同样的电压但改为 CAT III 300V，附录 K.3 要求电气间隙提升至 3.0mm——翻了一倍。
7. PCB 特殊结构处理
7.1 内层导体（6.7.2.2.3）
PCB 内层导体（Inner Layer）在某些条件下可以减小间隙要求：
- 必须是非外层裸露导体
- 仍需要满足基本的介质强度
7.2 模压部件（6.7.2.2.2）
通过模压方式将导体封入的部件——如包覆式变压器——最小间距可降至 0.4mm，前提是通过了型式试验验证。
7.3 涂覆层（附录 H）
采用保形涂层（三防漆、Conformal Coating）可以将污染等级从 PD2 降为 PD1，从而减小爬电距离要求。但涂层必须通过附录 H 的附着力、针孔和耐候性测试。
8. 设计工作流总结
将一切整合为一个可操作的工作流：
- 确定电路类型 → 主网电路用 Table 4 / Annex K，次级电路用 Table 6/7
- 确定 OV 类别 → CAT II ≤300V 可直接查主表，其他查附录 K
- 确定工作电压 → 峰值用于电气间隙，RMS/DC 用于爬电距离
- 确定污染等级 → PD2 是默认值，涂覆后可降为 PD1
- 确定绝缘类型 → 基本绝缘 ×1，加强绝缘 ×2
- 查表获取间距值 → 电气间隙和爬电距离取大值
- 验证耐压测试 → 按 Table 5 或附录 K 的测试电压执行 1min 测试
9. 与系列其他文章的关联
- 要了解 CAT 等级如何影响绝缘要求，请阅读：IEC 61010-1 CAT I、CAT II、CAT III、CAT IV 怎么区分
- 要了解 PCB 级的间隙和爬电实际测量方法，请阅读：IEC 61010-1 爬电距离与电气间隙要求
- 要了解具体 PCB 布局技巧，请阅读：IEC 61010-1 PCB 与隔离器件的绝缘要求
- 要了解高海拔对间距的修正，请阅读：IEC 61010-1 高海拔修正系数
10. 参考来源
- IEC 61010-1:2010+AMD1:2016 CSV, Clause 6.7 — Insulation requirements
- IEC 61010-1:2010+AMD1:2016 CSV, Tables 4, 5, 6, 7 — Clearances, creepage distances and test voltages
- IEC 61010-1:2010+AMD1:2016 CSV, Annex K — Extended insulation requirements
- IEC 61010-1:2010+AMD1:2016 CSV, Annex C — Measurement of clearances and creepage distances
- IEC 61010-1:2010+AMD1:2016 CSV, Annex H — Conformal coatings