ZHCAD92 October 2023 ISOM8110 , ISOM8110-Q1 , ISOM8111 , ISOM8111-Q1 , ISOM8112 , ISOM8112-Q1 , ISOM8113 , ISOM8113-Q1 , ISOM8115 , ISOM8115-Q1 , ISOM8116 , ISOM8116-Q1 , ISOM8117 , ISOM8117-Q1 , ISOM8118 , ISOM8118-Q1 , ISOM8610 , ISOM8710 , ISOM8711
概述
傳統(tǒng)光耦合器使用 LED 和光電二極管來提供隔離?；?LED 的光耦合器通過了 IEC 60747-5-5 認(rèn)證，該標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)國際光耦合器標(biāo)準(zhǔn)，自 2007 年起開始適用。當(dāng)前 (2.0) 版本的更新于 2020 年發(fā)布。TI 的新型光耦仿真器采用二氧化硅 (SiO2) 隔離技術(shù)來提供隔離。因此，光耦仿真器和數(shù)字隔離器通過了另一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn) (IEC 60747-17) 認(rèn)證，該標(biāo)準(zhǔn)于 2020 年 9 月成為國際數(shù)字隔離器標(biāo)準(zhǔn)。
與光耦合器標(biāo)準(zhǔn) (IEC 60747-5-5) 相比，新的數(shù)字隔離器標(biāo)準(zhǔn) (IEC 60747-17) 具有許多更嚴(yán)格且更詳細(xì)的測試要求。光耦仿真器和數(shù)字隔離器按照能夠全面了解器件性能和功能的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估。
IEC 60747-17 與 IEC 60747-5-5 概覽
圖 1 概括比較了數(shù)字隔離器標(biāo)準(zhǔn) (IEC 60747-17) 和光耦合器標(biāo)準(zhǔn) (IEC 60747-5-5)。有關(guān) IEC 60747-17 規(guī)范的更多信息，請參閱 [常見問題解答] 高壓隔離參數(shù)。
圖 1 隔離標(biāo)準(zhǔn)比較 - IEC 60747-17 與 IEC 60747-5-5詳細(xì)信息
最大脈沖電壓 (VIMP)
為了區(qū)分油中與空氣中的隔離性能，IEC 60747-17 規(guī)定同時在油中 (VIOSM) 和空氣中 (VIMP) 測試數(shù)字隔離器的隔離性能。而光耦合器標(biāo)準(zhǔn) IEC 60747-5-5 并未規(guī)定這兩個參數(shù)。
在油中測試器件時，不存在封裝兩端出現(xiàn)電弧的可能性。如果不在空氣中 (VIMP) 進(jìn)行測試，則無法準(zhǔn)確地表示應(yīng)用中的隔離性能。數(shù)字隔離器規(guī)范為空氣隔離測試定義了 VIMP，為油中的隔離測試定義了 VIOSM。而光耦合器規(guī)范只規(guī)定了 VIOSM，并未規(guī)定器件是在空氣中還是在油中進(jìn)行測試。
在油中測試器件時，不存在封裝兩端出現(xiàn)電弧的可能性。如果不在空氣中 (VIMP) 進(jìn)行測試，則無法準(zhǔn)確地表示應(yīng)用中的隔離性能。數(shù)字隔離器規(guī)范為空氣隔離測試定義了 VIMP，為油中的隔離測試定義了 VIOSM。光耦合器規(guī)范只規(guī)定了 VIOSM，并未規(guī)定器件是在空氣中還是在油中進(jìn)行測試。
IEC 60747-17 將 VIMP 定義為一項(xiàng)優(yōu)勢，方便客戶了解數(shù)字隔離器的系統(tǒng)性能。有關(guān) VIMP 和其他 IEC 60747-17 相關(guān)規(guī)范，請參閱數(shù)據(jù)表的絕緣規(guī)范 部分；有關(guān) VIMP 的更多信息，請參閱 [常見問題解答] 什么是最大脈沖電壓 (VIMP)。
以下各節(jié)展示了這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之間的主要差異：
局部放電測試（生產(chǎn)測試）：方法 B 測試
圖 2 方法 B 測試波形數(shù)字隔離器和光耦仿真器的局部放電測試使用方法 b 測試進(jìn)行。方法 b1 測試波形示例如圖 2 所示，該示例由 IEC 60747-17 標(biāo)準(zhǔn)定義。其中 V1 是進(jìn)行漏電測試的電壓，V2 是進(jìn)行局部放電測試的電壓。
隔離參數(shù)測試在生產(chǎn)中按照方法 B 測試進(jìn)行。數(shù)字隔離器件測試在生產(chǎn)中按照以下步驟進(jìn)行。
- 在 1.2 × VIOTM 下進(jìn)行一秒的測試，然后在 1.875 × VIORM 下進(jìn)行一秒的測試。
- 光耦合器僅指定在 1.875 × VIORM 下進(jìn)行一秒的測試。
- 例如，對于隔離額定值為 3.75kVRMS 的隔離器，測試條件為：
- 增強(qiáng)型隔離器在 6.36 kVPK 交流 50Hz 和 60Hz 下進(jìn)行測試，然后在 1.33 kVPK 交流 50Hz 或 60Hz 下進(jìn)行測試。
- 光耦合器只需在 1.875 × VIORM 下進(jìn)行測試，無初始應(yīng)力電壓電平 (Vini)，即在 1.2 × VIOTM 下進(jìn)行 1 秒的測試。
數(shù)字隔離器標(biāo)準(zhǔn)包含更嚴(yán)格的測試條件。
時間依賴性電介質(zhì)擊穿 (TDDB) 測試
TDDB 測試用于確定與隔離器的電介質(zhì)材料相關(guān)的預(yù)期壽命。通過在升高的溫度下在電介質(zhì)上施加電場來加速 TDDB。
- TI 對數(shù)百個單元運(yùn)行 TDDB 測試。
- 光耦合器標(biāo)準(zhǔn)不要求進(jìn)行 TDDB 壽命測試。
有關(guān) TDDB 測試方法的更多詳細(xì)信息，請參閱實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和可靠的高壓信號隔離。
結(jié)論
由于通過了 IEC 60747-17 的嚴(yán)格測試，TI 對隔離柵的使用壽命、穩(wěn)健性和可靠性充滿信心。與傳統(tǒng)光耦合器標(biāo)準(zhǔn) IEC 60747-5-5 相比，IEC 60747-17 的附加規(guī)范還能提供器件性能和絕緣能力方面的信息。