答案是肯定的：shuzigeliqinenggoumanzuguoneiheguojibiaozhundeanquanyaoqiu。danshi，daduoshugongyingshangtigongdeguangouheqijuyouxiangsidejiegou，shuzigeliqizeburan，butonggongyingshangyibutongfangshishejihezhizaoshuzigeliqi，yinergelinenglibujinxiangtong，tebieshiyuguangouheqiqiangjiandegelinenglixiangbijiaoshi。yinci，bingfeisuoyoushuzigeliqijishuheshixianfangandounengtigongtongyangdeanquanxing。

 

 

隔離器有四個主要考慮因素：

 

●   絕緣材料

●   隔離元件

●   數據傳輸架構

●   封裝

 

meigeyaosudoucunzaibutongdexuanze，zuizhongzuhejuedinggeliqidenengli。benwenjiangjujiaoyujueyuancailiao，tashijuedinganquanxinggaodidezhuyaoyinsu。guangouheqishiyonggezhongjuhewucailiao，baokuofengzhuangdehuanyangshuzhisufengcailiao。shuzigeliqishiyongleisidejuhewuhuojuxianyaancailiao，yekeyishiyongeryanghuagui。gelishouminghezuigaonaishoudianyadebutongqujueyucailiaohezhizaogongyi。womenxiankaolvanquanbiaozhunyijitamenyubutongleixinggeliqideguanxi。

 

了解隔離要求：標biao準zhun的de複fu雜za性xing係xi統tong級ji標biao準zhun旨zhi在zai處chu理li環huan境jing條tiao件jian與yu係xi統tong使shi用yong條tiao件jian的de差cha異yi。例li如ru，家jia用yong電dian器qi的de要yao求qiu不bu同tong於yu醫yi院yuan用yong病bing人ren監jian護hu儀yi或huo工gong廠chang中zhong電dian機ji驅qu動dong器qi的de要yao求qiu。它ta們men常chang常chang通tong過guo引yin用yong電dian流liu隔ge離li器qi特te定ding的de器qi件jian級ji標biao準zhun來lai說shuo明ming隔ge離li安an全quan性xing。有you三san種zhong標biao準zhun值zhi得de注zhu意yi：

 

●   IEC 60747：半導體器件——第1部分：通則

●   UL 1577：光學隔離器標準

●   VDE 0884-10：半導體器件——用於安全隔離的磁性耦合器和容性耦合器

 

雖然各種標準的目標相似，即確保用戶
、操作員和設備的安全性

，但采用的方法不同。IEC 60747區分了隔離等級(例如基本絕緣與增強絕緣)，UL 1577則注重隔離器在一定時間內(通常是1分鍾)耐受某一電壓水平的能力。為了適應所有可能的使用情形和條件，係統設計師常常需要獲得多種器件級標準的認證。

 

shuzigeliqidexingqishiwentigengjiafuza，yinweixuduocileibiaozhunshizaishejishizhiyouguangouheqikeyongshizhidingde。zhexiebiaozhunjindingyuguangouheqixiangguanderuodian
，tigonglebaozhenganquanxingdetujing。

 

對(dui)於(yu)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)，這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)非(fei)常(chang)有(you)效(xiao)
，但(dan)可(ke)能(neng)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)器(qi)。以(yi)認(ren)證(zheng)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)為(wei)例(li)
，它(ta)是(shi)連(lian)續(xu)施(shi)加(jia)於(yu)隔(ge)離(li)柵(zha)的(de)電(dian)壓(ya)。具(ju)有(you)認(ren)證(zheng)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)的(de)隔(ge)離(li)器(qi)應(ying)能(neng)終(zhong)身(shen)耐(nai)受(shou)該(gai)電(dian)壓(ya)。IEC 60747yaoqiutongguoshengchanbufenfangdianceshilaiyanzhengguangouheqidegongzuodianya。biaozhunjigouyijingrending，bufenfangdianqishidianyaheyougandianyayuguangouheqidegongzuodianyaxiangguan。zhizaogongyishiyongzhusufangfa
，rongyizaisuliaoneibuchanshengkongdong。zaiyalixia，cileikongdongkejingligenggaodedianchang，daozhibufenfangdianyinqidexingnengjiangdi。zaigaoyaxiajinxingbufenfangdianceshikeyijianceshifoucunzaikongdong
，faxianzaixianchangyingyongzhonghuishixiaodecipin。

 

這zhe種zhong部bu分fen放fang電dian方fang法fa並bing不bu完wan全quan適shi用yong於yu數shu字zi隔ge離li器qi。數shu字zi隔ge離li器qi確que實shi使shi用yong類lei似si的de封feng裝zhuang材cai料liao
，必bi須xu利li用yong部bu分fen放fang電dian進jin行xing測ce試shi以yi判pan斷duan有you無wu缺que陷xian，但dan還hai有you其qi他ta老lao化hua機ji製zhi與yu絕jue緣yuan材cai料liao相xiang關guan。隔ge離li元yuan件jian使shi用yong的de主zhu要yao隔ge離li材cai料liao是shi通tong過guo嚴yan密mi控kong製zhi的de晶jing圓yuan級ji工gong藝yi沉chen積ji而er成cheng，不bu大da可ke能neng產chan生sheng空kong洞dong
，因yin而er受shou部bu分fen放fang電dian的de影ying響xiang較jiao小xiao，但dan其qi他ta老lao化hua機ji製zhi開kai始shi占zhan主zhu導dao地di位wei。數shu字zi隔ge離li器qi聲sheng稱cheng的de特te定ding工gong作zuo電dian壓ya(通常表示為VIORM，依據IEC 60747)可能會造成誤解
，因為它僅反映在給定電壓下通過部分放電測試的能力。

 

由於部分放電對於數字隔離器工作電壓是不完整的測試
，因此需要其他測試和表征。IECdeweilaibiaozhunjiangjiejuezheyiwentibingyinruxindefangfa。zaiguoduqijian，shuzigeliqigongyingshangyouyiwuzhengmingtamenruhebaozhengqijianzaiedinggongzuodianyaxianenggouzhongshenzhengchanggongzuo。

 

測量iCoupler數字隔離器的高壓壽命

 

ADI公司通過部分放電以外的測試保證iCoupler?數字隔離器的工作電壓。iCoupler數字隔離器在平麵變壓器線圈之間使用20 μm厚聚酰亞胺絕緣層
，這是晶圓製造工藝的一部分(見下圖)。這zhe種zhong製zhi造zao工gong藝yi能neng以yi低di成cheng本ben將jiang隔ge離li元yuan件jian與yu任ren何he晶jing圓yuan半ban導dao體ti工gong藝yi集ji成cheng
，實shi現xian出chu色se的de質zhi量liang和he可ke靠kao性xing。下xia麵mian的de剖pou麵mian圖tu顯xian示shi了le被bei厚hou聚ju酰xian亞ya胺an層ceng分fen開kai的de頂ding部bu和he底di部bu線xian圈quan的de匝za數shu。聚ju酰xian亞ya胺an材cai料liao用yong於yu絕jue緣yuan已yi有you多duo年nian的de曆li史shi。過guo去qu十shi多duo年nian來lai

，已yi有you近jin10億隻iCoupler變壓器投入使用。

 

 

為了測量這些芯片級隔離變壓器的工作電壓壽命，我們采用高壓耐受性(HVE)設置。HVE是在更高電壓水平(通常遠高於額定工作電壓)下通過失效時間實驗完成的。電荷注入是導致器件隔離擊穿的主要HVEshixiaojizhi。dianhezhurujuxianyaanjueyuancenghou
，kenenghuibeixianzhizaijubuxianjingweizhibingshifangnengliang。ruguoshifangdenengliangzugougao
，juxianyaanneidejianjiejiuhuiduankai，congerchanshenggengduoxianjingweizhi，daozhigengduokongjiandianhebeibuzhuo。zhezhongzhengfankuizuizhongzaochengjueyuanjichuan。

 

通過熱力學分析¹，壽命L可以表示為：

 

 

其中，E_t是無電荷注入發生的閾值場，m和n是比例常數。經觀測，iCoupler器件的HVE數據符合下式

 

 

其中，L是10 ppm時的失效時間
，V是施加的連續高壓。下圖是一個簡化示例，使用來自高壓受測樣本的四個數據點來擬合該模型，並外推回典型工作電壓。

 

 

此數據是在將樣本置於800 V到2000 V rms的60 Hz共(gong)模(mo)電(dian)位(wei)差(cha)下(xia)測(ce)得(de)的(de)。各(ge)單(dan)元(yuan)的(de)失(shi)效(xiao)時(shi)間(jian)記(ji)錄(lu)並(bing)彙(hui)總(zong)於(yu)下(xia)麵(mian)的(de)威(wei)布(bu)爾(er)圖(tu)中(zhong)。對(dui)於(yu)預(yu)期(qi)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)較(jiao)低(di)電(dian)壓(ya)
，失(shi)效(xiao)時(shi)間(jian)通(tong)過(guo)外(wai)推(tui)獲(huo)得(de)。

 

 

iCoupler HVE壽命取決於施加的電壓是交流還是直流電壓。在直流電壓下，靜態場會阻止能量的捕捉/重組合釋放。因此
，直流壽命遠遠長於交流壽命。iCoupler產品始終指定最差情況下的交流壽命。

 

工作電壓的均方根(rms)規格也可能引起誤解。400 V rms波形實際上是一個在正560 V與負560 V之間切換的正弦波形
，因此隔離柵上的最高峰峰值電壓實際上是1120 V。我們已經確認

，在額定電壓為400 V rms的雙極性波形下的壽命與在1120 V峰峰值波形下的壽命相同，與中心電壓無關。由於安全至關重要，數據手冊應采取保守態度以確保無潛在危險，因此iCoupler數字隔離器的數據手冊指定了絕對最差情況工作電壓。

 

結論

 

數shu字zi隔ge離li器qi的de引yin入ru使shi得de業ye已yi複fu雜za的de安an全quan標biao準zhun愈yu加jia令ling人ren困kun惑huo，因yin為wei數shu字zi隔ge離li器qi使shi用yong不bu同tong於yu電dian流liu隔ge離li的de材cai料liao和he元yuan件jian，並bing非fei所suo有you標biao準zhun都dou適shi用yong於yu數shu字zi隔ge離li器qi的de要yao求qiu。關guan於yu某mou種zhong工gong作zuo電dian壓ya條tiao件jian下xia的de壽shou命ming，與yu光guang耦ou合he器qi不bu同tong
，基ji於yu部bu分fen放fang電dian的de認ren證zheng不bu足zu以yi保bao證zheng數shu字zi隔ge離li器qi能neng在zai數shu十shi年nian的de使shi用yong期qi間jian安an全quan可ke靠kao地di工gong作zuo。應ying對dui這zhe些xie問wen題ti的de新xin標biao準zhun正zheng在zai製zhi定ding過guo程cheng中zhong，但dan在zai新xin標biao準zhun頒ban布bu以yi前qian
，數shu字zi隔ge離li器qi供gong應ying商shang必bi須xu用yong可ke靠kao的de數shu據ju彌mi補bu這zhe些xie標biao準zhun
，支zhi持chi可ke靠kao性xing達da數shu十shi年nian的de承cheng諾nuo。正zheng因yin如ru此ci，基ji於yu聚ju酰xian亞ya胺an絕jue緣yuan材cai料liao的deiCoupler數字隔離器利用加速壽命測試，保證器件在額定工作電壓下能夠安全可靠地工作50年以上。

 

參考文獻

 

¹、 Dissado, L.A., et al. “e IncorporaTIon of Space Charge DegradaTIon in the Life Model for Electrical InsulaTIng Materials.” IEEE TransacTIons on Dielectrics and Electrical Insulation. Vol. 2,

No. 6, pp. 1147-1158, December, 1995.

 

 

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