使用經(jīng)認(rèn)證隔離器件確保安全的系統(tǒng)運行

　　壽命壓力測試安排可參考圖3，各有5個光電耦合器、磁光隔離器和電容性隔離器一起放置于125°C的熱風(fēng)循環(huán)烘箱中。測試電壓為1.6Vrms的60Hz交流連續(xù)電壓，并持續(xù)測量泄漏電流。當(dāng)電流計檢測到超過100μA的泄漏電流時會發(fā)出警示音，當(dāng)發(fā)生擊穿時測試暫停并對所有受測器件(DUT, Devices Under Test)進(jìn)行泄漏電流測量以找出錯誤來源?！　?/p>本文引用地址：http://2s4d.com/article/137089.htm

 
圖3：高電壓壽命測試安排。

　　[圖說]
　　Oven at 125°C = 測試溫度125°C
　　DUT = 受測器件(DUT)
　　Timer = 定時器

　　最終測試結(jié)果顯示，磁光隔離器和電容式隔離器分別在12小時和21小時時擊穿，光電耦合器測試則繼續(xù)進(jìn)行直到經(jīng)過4000過小時測試停止時還未發(fā)生失效情形，光電耦合器在測試中和測試后皆無未通過泄漏電流測試的情況發(fā)生。

　　表2總結(jié)了部份放電、壽命測試結(jié)果和各制造商所提供的預(yù)測壽命。

　　表2：部份放電和壽命測試結(jié)果?！　?/p>

 

　　結(jié)果顯示，光電耦合器不管是在部份放電測試和真實壽命壓力性能上都展現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性和一致性。

　　另人訝異的是，磁光隔離器和電容式隔離器在非常短的時間內(nèi)就已經(jīng)擊穿，遠(yuǎn)比部份放電的預(yù)測和制造商本身的預(yù)測短上許多，為了保證測試的準(zhǔn)確性，我們進(jìn)行了數(shù)次類似的壽命測試，獲得的結(jié)果相當(dāng)一致。

　　為了提供安全的連續(xù)工作電壓規(guī)格，測試結(jié)果再次驗證部份放電為光電耦合器的相關(guān)測試方法，然而部份放電測試卻完全不適合替代隔離器，特別是它的規(guī)格標(biāo)示可能過高并造成引發(fā)危險的連續(xù)高工作電壓。

　　替代隔離器制造商應(yīng)該為部份放電測試加上額外的高電壓壽命模型技術(shù)，這些建模技術(shù)基于加速條件下產(chǎn)生的型態(tài)測試數(shù)據(jù)，然而這個壽命預(yù)測方法還是存在部份風(fēng)險，原因是：

　　1. 不應(yīng)為安全相關(guān)應(yīng)用假設(shè)失效率。

　　2. 加速情況和真實現(xiàn)場使用情況間有大幅度差異，可能造成建模方法大量誤差。

　　3. 對于生產(chǎn)變異并無持續(xù)監(jiān)測，并且沒有100%生產(chǎn)測試來過濾產(chǎn)出壞料，如針腳洞、灰塵和空心等問題。

　　總結(jié)

　　國際安全標(biāo)準(zhǔn)IEC 60747-5-5和基于IEC 60747-5-5稍早版本的歐洲標(biāo)準(zhǔn)DIN/EN 60747-5-2明白指出這個測試方法僅適合光電耦合器件和光電耦合器，并非磁光隔離器和電容式隔離器。標(biāo)準(zhǔn)將隔離結(jié)構(gòu)、絕緣材料、老化機(jī)制和壞料過濾測試都納入考慮。經(jīng)過數(shù)十年現(xiàn)場實際應(yīng)用的數(shù)百萬個光電耦合器所驗證，高電壓壽命實驗室測試結(jié)果非常符合光電耦合器的部份放電測試預(yù)測。

　　基于單石芯片制造工序的替代隔離器，如磁光隔離器和電容式隔離器通常采用薄層絕緣，相較于光電耦合器，這類隔離器在相同工作電壓下會面臨高了許多的電場壓力，因此，替代隔離器會受到相對較低連續(xù)工作電壓下其他各種老化機(jī)制的影響，基于部份放電原則的標(biāo)準(zhǔn)并不適合用來提供替代隔離器可靠的連續(xù)工作電壓規(guī)格。

　　部份制造商提供的附屬高電壓老化建模數(shù)據(jù)并無法取代獨立的安全標(biāo)準(zhǔn)，僅能提供強(qiáng)化應(yīng)用的部份參考。

　　實驗室測試結(jié)果清楚顯示了在替代隔離器上使用光電耦合器標(biāo)準(zhǔn)的危險，在市場開始大量引入前建議必須進(jìn)行這類技術(shù)和其限制的深入研究。

　　在安全相關(guān)應(yīng)用中使用這類替代隔離器件會對設(shè)備使用者帶來安全上的風(fēng)險，因此需要設(shè)計工程師仔細(xì)的檢驗，以了解質(zhì)量是否符合法規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用到終端設(shè)備后長期使用的可靠性。

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