需(xu)要(yao)隔(ge)離(li)的(de)原(yuan)因(yin)有(you)多(duo)種(zhong)。通(tong)過(guo)隔(ge)離(li)
，在(zai)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)接(jie)地(di)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)時(shi)
，功(gong)能(neng)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。在(zai)係(xi)統(tong)長(chang)期(qi)工(gong)作(zuo)期(qi)間(jian)，必(bi)須(xu)保(bao)護(hu)設(she)備(bei)操(cao)作(zuo)員(yuan)或(huo)病(bing)人(ren)，使(shi)其(qi)免(mian)受(shou)電(dian)擊(ji)或(huo)危(wei)險(xian)電(dian)流(liu)的(de)傷(shang)害(hai)。必(bi)須(xu)防(fang)止(zhi)敏(min)感(gan)和(he)/或昂貴的係統因電湧而損壞——比如雷擊。

 

隨sui著zhe時shi間jian的de推tui移yi
，各ge種zhong國guo家jia標biao準zhun和he國guo際ji標biao準zhun不bu斷duan湧yong現xian，目mu的de都dou是shi為wei隔ge離li器qi或huo采cai用yong隔ge離li技ji術shu的de電dian氣qi係xi統tong提ti供gong統tong一yi的de規gui範fan和he測ce試shi。安an全quan認ren證zheng可ke以yi在zai元yuan件jian和he最zui終zhong係xi統tong兩liang個ge層ceng麵mian實shi現xian，即ji使shi以yi相xiang同tong的de基ji本ben安an全quan標biao準zhun為wei參can照zhao，認ren證zheng要yao求qiu也ye可ke能neng因yin地di區qu而er異yi。符fu合he全quan麵mian安an全quan標biao準zhun規gui範fan的de隔ge離li器qi為wei設she備bei供gong應ying商shang提ti供gong了le最zui大da的de靈ling活huo性xing，使shi其qi可ke以yi輕qing鬆song滿man足zu這zhe些xie不bu同tong的de要yao求qiu。

 

電dian氣qi係xi統tong需xu要yao電dian流liu隔ge離li的de原yuan因yin多duo種zhong多duo樣yang。最zui明ming顯xian也ye是shi最zui重zhong要yao的de原yuan因yin是shi，保bao護hu操cao作zuo人ren員yuan，使shi其qi免mian受shou致zhi命ming性xing電dian擊ji的de影ying響xiang。電dian擊ji危wei險xian可ke能neng來lai自zi設she備bei使shi用yong的de市shi電dian，也ye可ke能neng來lai自zi外wai殼ke中zhong產chan生sheng的de高gao電dian壓ya。保bao護hu人ren員yuan免mian受shou致zhi命ming電dian擊ji的de傷shang害hai需xu要yao加jia強qiang絕jue緣yuan額e定ding值zhi。

 

在大型工業設置下
，物理隔離的接地點之間可能存在電位差
，結果可能導致無用的電流。接地環路也可能導致係統中的噪聲和嗡嗡聲。

 

高可靠性、gaokeyongxingdexitongwangwangyaoqiuduigebiedianluguzhangjinxingkongzhi，shizhenggexitongshouyingxiangdechengdubuchaoguokejieshoudeshuiping。zaizhexiexitongzhong，keyitongguogelilaikongzhiguzhang，yishilinjindianlubaochizhengchangyunxing。

 

dianqixitongdebutongbufenkenengcunzaiwujizhundi，yekenengyibuxianggangaoduandianyuandianyaweijizhun，tongyangdailaigelidexuyao。zuihou，kenengxuyaokongzhidianlutedingbufendezaosheng
，yixiaochuduimingandianziyuanjiandeganrao。

 

 

國際電工委員會(IEC)發布了與電氣安全相關的眾多國際標準


，而像美國保險商實驗室(UL)以及德國電氣工程師協會(VDE)一類的國家機構也發布了諸多地區規範。有多個實體提供了標準測試和認證服務
，包括UL、VDE、加拿大標準協會(CSA)和德國技術監督聯合會(TÜV)。這些認證的選擇取決於元件或係統的銷售地區以及最終用戶。在某些情況下，設備供應商可能要求來自特定公司(如TÜV)的IEC標準認證，即使已通過另一機構(如CSA)獲得相同標準的認證。有時候，這取決於偏好或前期經驗
，但這些要求也可能存在認證水平上的差異。

 

表1.與要求隔離的應用相關的係統級標準(按市場和地區分)

 

標準機構一直在努力統一國際和地區標準文件，以簡化認證過程。但進展十分緩慢，因為標準的數量眾多
、複雜程度高。在實現這一目標之前，元件供應商最好滿足全麵的不同標準，以便為最終設備在全球的銷售提供最大的靈活性。

 

使問題複雜化的是

，隔離還存在係統級標準和元件級標準。與要求隔離的應用最相關的係統級標準為：此(ci)方(fang)法(fa)提(ti)供(gong)的(de)係(xi)統(tong)隔(ge)離(li)規(gui)範(fan)可(ke)以(yi)向(xiang)下(xia)延(yan)伸(shen)到(dao)元(yuan)件(jian)級(ji)。係(xi)統(tong)要(yao)求(qiu)用(yong)於(yu)定(ding)義(yi)構(gou)成(cheng)係(xi)統(tong)的(de)各(ge)器(qi)件(jian)的(de)隔(ge)離(li)特(te)性(xing)。遵(zun)循(xun)係(xi)統(tong)標(biao)準(zhun)可(ke)以(yi)預(yu)知(zhi)最(zui)終(zhong)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)的(de)安(an)全(quan)等(deng)級(ji)。

 

 

• IEC 60747：半導體器件——第1部分：總則

• 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

 

 

zhexiebiaozhunbaozhengshuzigeliqiyuanjianfuhejutideanquanyaoqiu
，danbubaozhengzhenggexitongdegelidengji。xitongshejirenyuanxuyaogenjuzhengtianquanyaoqiulaiquedingdangeshuzigeliqideshiyongxing。

 

另一個考慮因素是各機構對各種參數的處理方式。例如，UL 1577會(hui)記(ji)錄(lu)實(shi)現(xian)的(de)爬(pa)電(dian)距(ju)離(li)和(he)電(dian)氣(qi)間(jian)隙(xi)，並(bing)驗(yan)證(zheng)對(dui)指(zhi)定(ding)耐(nai)受(shou)電(dian)壓(ya)的(de)承(cheng)受(shou)能(neng)力(li)。對(dui)於(yu)爬(pa)電(dian)距(ju)離(li)和(he)電(dian)氣(qi)間(jian)隙(xi)並(bing)無(wu)具(ju)體(ti)的(de)要(yao)求(qiu)，隻(zhi)要(yao)元(yuan)件(jian)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)即(ji)可(ke)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，IEC 60950則根據工作電壓規定了具體的爬電距離和電氣間隙要求。無論測試結果如何，元件都必須符合給定電壓的爬電距離和電氣間隙。

 

部分元件級標準是專門針對隔離柵采用光學通信的產品而製定的。這些產品被稱為光耦合器
，進入實用已有一段時間
，遵循IEC 60747和UL 1577兩liang項xiang標biao準zhun。現xian在zai
，橫heng跨kua隔ge離li柵zha使shi用yong變bian壓ya器qi或huo容rong性xing耦ou合he技ji術shu的de現xian代dai數shu字zi隔ge離li器qi被bei廣guang泛fan用yong作zuo光guang耦ou合he器qi的de替ti代dai方fang案an。標biao準zhun機ji構gou已yi開kai始shi緊jin跟gen隔ge離li產chan品pin中zhong的de技ji術shu變bian化hua。例li如ru
，VDE 0884-10於2006年發布，主要針對采用基於變壓器或容性隔離技術的元件。IEC目前正在努力統一這些標準。

 

各(ge)類(lei)安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)中(zhong)規(gui)定(ding)了(le)多(duo)種(zhong)物(wu)理(li)和(he)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)器(qi)特(te)性(xing)。其(qi)中(zhong)規(gui)定(ding)了(le)元(yuan)件(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)特(te)性(xing)以(yi)及(ji)封(feng)裝(zhuang)和(he)絕(jue)緣(yuan)柵(zha)的(de)物(wu)理(li)尺(chi)寸(cun)，以(yi)承(cheng)受(shou)特(te)定(ding)電(dian)壓(ya)應(ying)力(li)。不(bu)同(tong)的(de)應(ying)力(li)是(shi)基(ji)於(yu)幅(fu)度(du)和(he)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)來(lai)定(ding)義(yi)的(de)。

 

 

工作電壓是元件在其壽命周期中可以承受的額定連續直流或交流電壓。IEC 60950規定了三個等級的工作電壓：250 VRMS、320 VRMS和400 VRMS。

 

 

耐受電壓——也稱為隔離電壓——是元件最多可以承受一分鍾的過壓條件。常見的耐受電壓額定值是UL 1577規定的1 kVRMS、2.5 kVRMS、3.5 kVRMS和5 kVRMS。

 

 

浪湧電壓定義了元件在經受連續短暫高壓脈衝之後的抗衝擊能力(見圖1)。隔離器必須通過10 kV浪湧電壓測試
，才能取得符合VDE 0884-10規範的加強絕緣等級。能否通過該測試主要取決於隔離厚度(亦稱為隔離距離
，縮寫為DTI)yijigelicailiaodezhiliang。yingyongdedianchangwangwangzaijueyuantineibudequexiandianjuji，yinci，jiaodidequexianmiduyibanhuidailaijiaogaodejichuanedingzhi。jiaohoudecailiaoduijichuandekangjinengligengqiang
，yinweichangqiangyujueyuantirenyiduandedaotizhijiandejulichengfanbi。

 

圖1. 浪湧電壓波形

 

光耦合器通常符合這一要求，因為DTI的典型值為400 μm，這會降低絕緣質量對擊穿特性的影響。簡單而言，絕緣層很厚
，因此不需優質材料也可通過10 kV測試。基於變壓器的數字隔離器采用一種優質的20 μm聚(ju)酰(xian)亞(ya)胺(an)層(ceng)，存(cun)放(fang)於(yu)潔(jie)淨(jing)的(de)室(shi)內(nei)環(huan)境(jing)中(zhong)。由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)缺(que)陷(xian)水(shui)平(ping)遠(yuan)遠(yuan)低(di)於(yu)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)注(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)，因(yin)此(ci)
，厚(hou)度(du)薄(bo)得(de)多(duo)的(de)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)也(ye)可(ke)達(da)到(dao)10 kV的要求。電容性隔離器同樣采用優質絕緣層
，這裏是在晶圓製造過程中沉澱的二氧化矽(SiO2)。二氧化矽具有較高的介電強度
，但一般情況下，如果不在薄膜中造成機械應力，則無法沉澱得很厚。較厚的SiO2同時也可降低電容，這又會導致隔離柵耦合效率的下降。為此
，電容性隔離器一般不能通過10 kV浪湧測試
，因此，無法通過VDE的加強絕緣認證。

 

電平可以指定為峰值電壓或均方根值，因此
，必須關注各種標準的細節。

 

圖2. 爬電距離和電氣間隙

 

 

各(ge)安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)都(dou)規(gui)定(ding)了(le)兩(liang)種(zhong)基(ji)本(ben)的(de)絕(jue)緣(yuan)等(deng)級(ji)。功(gong)能(neng)絕(jue)緣(yuan)是(shi)電(dian)路(lu)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)絕(jue)緣(yuan)等(deng)級(ji)。一(yi)個(ge)例(li)子(zi)是(shi)，對(dui)兩(liang)個(ge)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)不(bu)同(tong)接(jie)地(di)電(dian)位(wei)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)，以(yi)避(bi)免(mian)發(fa)生(sheng)過(guo)壓(ya)狀(zhuang)況(kuang)。功(gong)能(neng)絕(jue)緣(yuan)不(bu)具(ju)有(you)電(dian)擊(ji)保(bao)護(hu)能(neng)力(li)。具(ju)有(you)電(dian)擊(ji)保(bao)護(hu)能(neng)力(li)的(de)絕(jue)緣(yuan)被(bei)稱(cheng)為(wei)基(ji)本(ben)絕(jue)緣(yuan)，或(huo)者(zhe)是(shi)IEC標biao準zhun中zhong的de加jia強qiang絕jue緣yuan。基ji本ben絕jue緣yuan可ke以yi為wei最zui終zhong設she備bei用yong戶hu提ti供gong電dian擊ji保bao護hu。加jia強qiang絕jue緣yuan是shi一yi種zhong單dan一yi絕jue緣yuan係xi統tong，可ke以yi提ti供gong相xiang當dang於yu兩liang個ge冗rong餘yu的de單dan一yi絕jue緣yuan係xi統tong的de保bao護hu能neng力li。安an全quan規gui定ding經jing常chang要yao求qiu冗rong餘yu獨du立li絕jue緣yuan或huo者zhe加jia強qiang絕jue緣yuan
，以yi保bao護hu用yong戶hu免mian受shou致zhi命ming電dian擊ji的de傷shang害hai。加jia強qiang絕jue緣yuan更geng實shi用yong，因yin為wei冗rong餘yu的de單dan一yi絕jue緣yuan係xi統tong在zai兩liang個ge隔ge離li邊bian界jie之zhi間jian是shi需xu要yao功gong率lv的de。

 

隔ge離li柵zha所suo需xu要yao的de物wu理li距ju離li主zhu要yao取qu決jue於yu目mu標biao額e定ding電dian壓ya，但dan環huan境jing特te性xing也ye會hui產chan生sheng一yi定ding的de影ying響xiang。爬pa電dian距ju離li和he電dian氣qi間jian隙xi這zhe兩liang個ge參can數shu用yong於yu描miao述shu隔ge離li距ju離li。爬pa電dian距ju離li是shi沿yan固gu體ti表biao麵mian橫heng跨kua隔ge離li柵zha的de最zui短duan距ju離li，電dian氣qi間jian隙xi則ze是shi橫heng跨kua隔ge離li柵zha的de最zui短duan空kong間jian視shi距ju路lu徑jing。

 

圖2展示了爬電距離和電氣間隙在一種鷗翼形封裝(如SOIC，即小型集成電路)中的定義。一個重要考慮因素是，必須從爬電距離值中減去封裝端可見的金屬穩定杆。

 

在存在電場和電解雜質時，電感路徑將沿著一個表麵延伸。這一過程被稱為漏電，用相比漏電指數(CTI)表示。給定材料的CTI指在表麵存在一定量的電解質時會導致漏電的電壓。CTI值越高表明材料對漏電的抑製能力越強，並且允許較低的爬電距離值。

 

決jue定ding爬pa電dian距ju離li要yao求qiu的de最zui後hou一yi個ge因yin素su是shi環huan境jing的de汙wu染ran程cheng度du
，即ji汙wu染ran度du。依yi據ju存cun在zai的de幹gan燥zao汙wu染ran物wu和he凝ning結jie量liang，環huan境jing被bei分fen為wei四si類lei。汙wu染ran和he凝ning結jie程cheng度du越yue高gao，對dui爬pa電dian距ju離li的de要yao求qiu就jiu越yue高gao。標biao準zhun中zhong列lie出chu的de表biao格ge用yong於yu在zai已yi知zhi額e定ding電dian壓ya、CTI和汙染度的情況下確定爬電距離要求。

 

 

dianliugelishixuduodianqixitongshejizhongbibukeshaodeyigeyaosu。renmenzhidingleduozhongguojibiaozhunhediqubiaozhun，yiquebaoduigeliqiyuanjianhexitongjinxingtongyideguifanheceshi。youduozhongjishukeyizhenduitedingdexitongyaoqiushixianbiyaodegeli，qiegeyouzijideyoushi。fuhequanmiandeguojibiaozhunhediqubiaozhun——包括10kV浪湧測試——的隔離器為設備供應商滿足這些差異極大的要求提供了最大的靈活性。