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數(shù)字隔離器為光耦合器提供了可靠的替代選擇

更新時(shí)間   2020-09-02 11:05:34 深圳市克里雅半導(dǎo)體有限公司 閱讀

數(shù)字隔離器使本來已經(jīng)很復(fù)雜的安全標(biāo)準(zhǔn)難題變得更加令人困惑,因?yàn)椴⒎撬袠?biāo)準(zhǔn)都滿足了數(shù)字隔離器的要求。

設(shè)計(jì)人員之所以沒有在他們的系統(tǒng)中添加電流隔離,是因?yàn)樗麄冃枰獫M足國內(nèi)或國際安全法規(guī)。缺點(diǎn)是,隔離直接放在數(shù)據(jù)路徑中,從而導(dǎo)致延遲并降低系統(tǒng)性能。增加隔離還會(huì)增加功耗,尺寸和成本。

多年以來,設(shè)計(jì)人員一直在使用光耦合器并努力地權(quán)衡取舍,但是新型的電流隔離器(數(shù)字隔離器)已投放市場并減少了這些罰款。它們可以實(shí)現(xiàn)更小,更節(jié)能和更具成本效益的設(shè)計(jì),并具有更高的性能水平。

但是,安全標(biāo)準(zhǔn)并沒有跟上發(fā)展速度,這給數(shù)字隔離器能否達(dá)到設(shè)計(jì)人員使用電流隔離的原因帶來了困惑和不確定性:它們是否符合安全法規(guī)?

答案是肯定的,數(shù)字隔離器可以提供國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)所要求的相同安全性。但是,與大多數(shù)供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)相似的光耦合器不同,數(shù)字隔離器的設(shè)計(jì)和制造方式會(huì)影響隔離能力,特別是與光耦合器的嚴(yán)格隔離能力相比。

因此,并非所有的數(shù)字隔離器技術(shù)和實(shí)現(xiàn)都提供相同級(jí)別的安全性。

考慮四個(gè)關(guān)鍵的隔離器元素:

?絕緣材料

?隔離元件

?數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)和

每個(gè)元素都有不同的選項(xiàng),最終的組合定義了隔離器的功能。我們將專注于絕緣材料,這是安全性的關(guān)鍵區(qū)別所在。光耦合器使用多種聚合物材料,包括封裝的環(huán)氧模塑料。數(shù)字隔離器使用類似的聚合物或聚酰亞胺材料,也可以使用二氧化硅。

盡管每個(gè)人都有相似的目標(biāo)–確保用戶,操作員和設(shè)備安全–但他們采用不同的方法。IEC60747包括隔離等級(jí)之間的區(qū)別(例如,“基本”絕緣與“加強(qiáng)”絕緣),而UL1577強(qiáng)調(diào)了隔離器在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)(通常為一分鐘)承受某些電壓電平的能力。

對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說,通常要依靠這些組件級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中不止一種的認(rèn)證,才能涵蓋所有可能的用途和條件。

數(shù)字隔離器的興起使事情變得復(fù)雜,因?yàn)槠渲性S多標(biāo)準(zhǔn)是在設(shè)計(jì)人員陷入光耦合器之時(shí)制定的。該標(biāo)準(zhǔn)解決了與光耦合器相關(guān)的弱點(diǎn),并提供了保證安全的手段。

這些方法對(duì)光耦合器有效。但是,它們可能不適用于數(shù)字隔離器??紤]經(jīng)過認(rèn)證的工作電壓的情況,這是在隔離柵上連續(xù)施加的電壓。期望具有經(jīng)過認(rèn)證的工作電壓的隔離器應(yīng)在其使用壽命內(nèi)承受該電壓。

這些空隙會(huì)在應(yīng)力下經(jīng)受更高的電場,并導(dǎo)致局部放電引起的退化。在高壓下使用局部放電測試可檢測到空隙的存在,并可用于剔除否則會(huì)在現(xiàn)場失效的零件。

這種局部放電方法不適用于數(shù)字隔離器。數(shù)字隔離器確實(shí)使用類似的封裝材料,必須使用局部放電測試其缺陷,但是還有其他與絕緣材料有關(guān)的老化機(jī)制。主要隔離材料用于通過良好控制的晶圓級(jí)工藝沉積的隔離元件,不易產(chǎn)生空隙,因此不易局部放電,但是,其他老化機(jī)制開始占主導(dǎo)地位。當(dāng)數(shù)字隔離器要求基于IEC60747的某個(gè)工作電壓(通常表示為VIORM)時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo),因?yàn)樗鼉H反映了在給定電壓下通過部分放電測試的能力。

由于對(duì)于數(shù)字隔離器的工作電壓,局部放電是一項(xiàng)不完整的測試,因此需要進(jìn)行額外的測試和表征。IEC未來的標(biāo)準(zhǔn)將解決這個(gè)問題,并納入這些新方法。在此期間,數(shù)字隔離器供應(yīng)商有責(zé)任展示他們?nèi)绾伪WC在額定工作電壓下的使用壽命。


陳小姐:

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