数字隔离器为光耦合器提供了可靠的替代选择

数字隔离器使本来已经很复杂的安全标准难题变得更加令人困惑，因为并非所有标准都满足了数字隔离器的要求。

设计人员之所以没有在他们的系统中添加电流隔离，是因为他们需要满足国内或国际安全法规。缺点是，隔离直接放在数据路径中，从而导致延迟并降低系统性能。增加隔离还会增加功耗，尺寸和成本。

多年以来，设计人员一直在使用光耦合器并努力地权衡取舍，但是新型的电流隔离器(数字隔离器)已投放市场并减少了这些罚款。它们可以实现更小，更节能和更具成本效益的设计，并具有更高的性能水平。

但是，安全标准并没有跟上发展速度，这给数字隔离器能否达到设计人员使用电流隔离的原因带来了困惑和不确定性：它们是否符合安全法规?

答案是肯定的，数字隔离器可以提供国内和国际标准所要求的相同安全性。但是，与大多数供应商的结构相似的光耦合器不同，数字隔离器的设计和制造方式会影响隔离能力，特别是与光耦合器的严格隔离能力相比。

因此，并非所有的数字隔离器技术和实现都提供相同级别的安全性。

考虑四个关键的隔离器元素：

•绝缘材料

•隔离元件

•数据传输架构和

每个元素都有不同的选项，最终的组合定义了隔离器的功能。我们将专注于绝缘材料，这是安全性的关键区别所在。光耦合器使用多种聚合物材料，包括封装的环氧模塑料。数字隔离器使用类似的聚合物或聚酰亚胺材料，也可以使用二氧化硅。

尽管每个人都有相似的目标–确保用户，操作员和设备安全–但他们采用不同的方法。IEC60747包括隔离等级之间的区别(例如，“基本”绝缘与“加强”绝缘)，而UL1577强调了隔离器在规定的时间段内(通常为一分钟)承受某些电压电平的能力。

对于系统设计人员来说，通常要依靠这些组件级标准中不止一种的认证，才能涵盖所有可能的用途和条件。

数字隔离器的兴起使事情变得复杂，因为其中许多标准是在设计人员陷入光耦合器之时制定的。该标准解决了与光耦合器相关的弱点，并提供了保证安全的手段。

这些方法对光耦合器有效。但是，它们可能不适用于数字隔离器。考虑经过认证的工作电压的情况，这是在隔离栅上连续施加的电压。期望具有经过认证的工作电压的隔离器应在其使用寿命内承受该电压。

这些空隙会在应力下经受更高的电场，并导致局部放电引起的退化。在高压下使用局部放电测试可检测到空隙的存在，并可用于剔除否则会在现场失效的零件。

这种局部放电方法不适用于数字隔离器。数字隔离器确实使用类似的封装材料，必须使用局部放电测试其缺陷，但是还有其他与绝缘材料有关的老化机制。主要隔离材料用于通过良好控制的晶圆级工艺沉积的隔离元件，不易产生空隙，因此不易局部放电，但是，其他老化机制开始占主导地位。当数字隔离器要求基于IEC60747的某个工作电压(通常表示为VIORM)时，可能会产生误导，因为它仅反映了在给定电压下通过部分放电测试的能力。

由于对于数字隔离器的工作电压，局部放电是一项不完整的测试，因此需要进行额外的测试和表征。IEC未来的标准将解决这个问题，并纳入这些新方法。在此期间，数字隔离器供应商有责任展示他们如何保证在额定工作电压下的使用寿命。