引言

數字隔離器提供許多電路正確工作所必需的信號隔離和電平轉換；同樣重要的是，數字隔離器也防止用戶受到電擊?；谝陨纤龅幕救松戆踩紤]，這些隔離器必須經過全面的測試和認證，以確保用戶安全。本文簡要介紹適用于數字隔離器的國際安全標準和認證。以MAX1493x系列產品為例，介紹設計者必須如何利用數據資料和標準的技術指標表格來確定最適合于具體應用的數字隔離器。


國際安全標準基礎

國際電工委員會（IEC）是一家頒布電氣安全國際標準的機構，地區規范由諸如UL （美國）、CSA （加拿大）、VDE （德國）和CNCA （中國）等機構負責，實際的測試和認證則由UL、CSA、VDE以及德國的TUV和中國的CQC負責實施。

安全標準可分為三種廣義類型：設備標準、支持標準和元件認證標準。經過在多個地區及眾多行業的長期發展，安全認證已經演變出大量標準。最近幾年，在協調統一這些標準方面又取得了長足進步。如果在某份標準上看到多個前綴，則表示該協調標準滿足這些機構的要求。例如，被確定為BS EN IEC的混合標準滿足英國標準協會（BS）、歐洲標準（EN）和IEC標準要求。標準協調是一種非常緩慢但十分必要的過程。在達到這一目標之前，元件供應商為了能夠在全球范圍內銷售其器件，就不得不滿足盡可能多的標準要求。


設備標準

如您所料，設備安全標準適用于由眾多元件組裝而成的最終設備。這些標準涵蓋各種各樣的安全事項，包括絕緣、加壓氣體以及電源線的強度。IEC 61010-1 （測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求）主要關注設備承受的瞬態電壓以及采用的絕緣特性。該標準不特別針對隔離器。實際上，該IEC標準中未出現過“隔離器”或“隔離”這個詞。盡管如此，該標準規定了瞬態電壓和絕緣的最小爬電距離和間隙，所以與隔離器緊密相關。因此，認證隔離器的絕緣必須滿足IEC標準的要求。


支持標準

支持標準提供適用于其他大量標準的定義、方法或要求。支持標準有助于協調，IEC 60664-1（適用于低壓系統內設備的絕緣）就是其中一個例子。同樣，該標準并未特別提及隔離或隔離器。


元件認證標準

元件認證標準適用于可用于各種應用的特定元件。這些標準定義要求的測試、樣本大小及預處理，也可能定義了數據資料要求的術語和信息。除了少數例外，這些標準不涉及元件性能，而是規定性能要求“遵循制造商的技術指標”。


元件級認證

現在，我們快速了解一下直接影響數字隔離器制造的規范，這非常有用。


UL1577

UL1577規范適用于光隔離器，但也用于判定電容和電感隔離器。等級評定嚴格基于電壓擊穿，不包括爬電距離和間隙方面的任何要求。為通過該標準的認證，器件必須承受隔離電壓VISO （由制造商規定，通常為2.5kVRMS或5KVRMS）達1分鐘。此外，該規范允許采用120%隔離電壓進行生產測試，持續時間為1秒鐘。滿足這些要求的器件（加上150% VISO過載試驗和熱老化試驗）被認定為單保護等級。雙保護等級要求能夠耐受20kV放電試驗（進行50次）和1秒鐘額定隔離RMS電壓或2.5kVRMS（取大值）的生產測試。


IEC60747-5和VDE0884-10

IEC正在制定電容和電磁隔離器指標規范（IEC60747-17），在本文發表時仍處于草稿階段。目前為止，IEC60747-5和德國VDE0884-10標準被用于判定數字隔離器。


這些標準基于局部放電試驗（而非電壓擊穿）和隔離耐壓。局部放電試驗要求將電壓斜升至最大瞬態電壓VIOTM，持續60秒鐘。然后將電壓降低至1.5×VIORM，其中VIORM為最大重復峰值隔離電壓，持續10秒鐘（如果波形為正弦波，那么VIORM為VIOWM的峰值，即最大工作隔離電壓，為RMS值）。允許局部放電最高5pC.生產過程中，試驗時間縮短為1秒，試驗電壓為1.875×VIORM.同樣，5pC為局部放電門限。


為了通過增強絕緣認證，VDE0884-10包括了附加10kV浪涌電壓要求。各種絕緣等級的定義見表1.





只要絕緣保持完整，基本絕緣即可防止電擊。然而，為了在絕緣失效的情況下保護操作者免受電擊，通常要求冗余（補充）系統。增強絕緣為單絕緣系統，提供相當于雙絕緣的保護。
系統級認證

IEC也有一系列適用于系統級認證的標準。最常用于要求隔離的應用的系統級標準有：

●IEC60950-1：信息技術設備

●IEC61010-1：測量、控制和實驗室設備

●IEC60601-1：醫療設備

除功能性絕緣認證外，系統級認證規定了防止電擊所要求的絕緣等級，包括物理尺寸（例如爬電距離和間隙）、環境條件，當然也包括器件承受規定測試電壓的能力。

爬電距離和間隙

爬電距離為兩個傳導部件（例如兩個引腳）之間絕緣材料表面的最短距離。間隙為兩個表面之間空氣的最短距離（間隙不一定為視線距離）。請參見圖1.


圖1.半導體封裝的爬電距離和間隙。

對于簡單結構，爬電距離和間隙可能相同，但爬電距離一般長于間隙。可根據相對漏電起痕指數（CTI）降低爬電距離要求，CTI用于衡量絕緣材料的電擊穿（起痕）特性。CTI越高，允許爬電距離越小。表2所示為基于CTI指數的材料分級。