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[導讀] 德州儀器 的電容式電流隔離技術(shù)在很多方面與光耦合器隔離技術(shù)不同,其中最突出的當屬隔離實施。首先,我們來確定一下我們是否理解“隔離”的真正含義。隔離從本質(zhì)上講是一種保護形勢,允許兩點間的通信,

 德州儀器 的電容式電流隔離技術(shù)在很多方面與光耦合器隔離技術(shù)不同,其中最突出的當屬隔離實施。首先,我們來確定一下我們是否理解“隔離”的真正含義。隔離從本質(zhì)上講是一種保護形勢,允許兩點間的通信,但阻止電流在各點間直接流動。

工作原理

在基于光耦合器的技術(shù)中,使用 LED 將信號信息傳輸給接收器,再由接收器將消息發(fā)送給電路的其余部分(可以想象成使用手電筒發(fā)送摩斯代碼)。其隔離層源自 LED 與鑄?;衔锖穸鹊慕Y(jié)合。因此從本質(zhì)上講,其隔離與構(gòu)成其封裝的組件相關(guān)。在 德州儀器的電容式技術(shù)中,信號信息以通過一系列蝕刻在硅芯片上的電路為基礎(chǔ)。中間是二氧化硅構(gòu)成的電容器,可通過利用邊緣檢測方案阻隔直接電流流動(可以想象成敲擊墻壁傳送摩斯代碼)。

要了解所有不同點,毫不夸張地說可能需要滿滿一學期的大學課程,不過我們只討論幾個主要方面:部件間變化、絕緣厚度以及質(zhì)量與可靠性。

部件間變化

變化是絕對的,但變化的粒度是相對的。德州儀器的隔離技術(shù)是一種二氧化硅電容器,以微米級工藝創(chuàng)建,部件間的變化會有,但極其微小。另一方面,光耦合器的隔離在封裝層面上實現(xiàn),其更像毫米級。該裝配工藝變化和誤差在該級別下自然較大??梢韵胂笠幌?,每個節(jié)點的相對變化和噪聲可能相似,而且與基本規(guī)范相比較小,但將光產(chǎn)品與電容式產(chǎn)品相比,您會看到這兩種技術(shù)天壤之別的差異,因而其最根本的 DNA 也極為不同。

隔離層厚度 (DTI)

裝配差異決定了光耦合器比 德州儀器 隔離器件大,這是所用材料屬性的結(jié)果。隔離層厚度 (DTI) 是常用的衡量標準,相當于隔離層強度。在隔離實例中,與隔離強度有關(guān)的真正衡量指標是每微米電壓擊穿,而非純厚度。我們來比較一下硅/PI/鑄?;衔?用于光耦合器)與二氧化硅(用于德州儀器 電容式隔離)的額定參數(shù):

 

典型擊穿電壓

16um 隔離

32um 隔離

40kV 所需的 DTI

硅/PI/鑄?;衔铮ü怦詈掀鳎?/td>

50kV  峰值/um

800kV

1,600kV

0.8um

二氧化硅 (TI)

800kV  峰值/um

12,800kV

25,600kV

0.05um

上表清楚表明,更大并不意味著隔離性能更強。

質(zhì)量與可靠性

可制造性與裝配也會導致故障率。在查看光耦合器和德州儀器隔離器的故障時間 (FIT) 公開數(shù)據(jù)時,您會發(fā)現(xiàn)可靠性數(shù)據(jù)存在數(shù)量級的差異。故障時間實際是指:給定器件樣片集在給定時間內(nèi)以相同條件工作,會因損耗而出現(xiàn)多少次故障。

產(chǎn)品

溫度 (C)

FIT(故障/109 小時)

電容式隔離器

55°

0.7

光耦合器

55°

258.5

德州儀器隔離器又一次成為絕對的獲勝產(chǎn)品,在 10 億器件數(shù)小時工作過程中沒出現(xiàn)一次完全故障,而相同的工作時間內(nèi)光耦合器的故障次數(shù)則多達 369 次。產(chǎn)品離開裝配及測試車間,到達客戶門口后,依然也需要對最終器件進行故障產(chǎn)品挑選,挑選出具有裝配問題或者未達標的產(chǎn)品。

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