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工程设计中的隔离技术怎么选才安全?

2024-3-7 08:51| 发布者: 闪电| 查看: 9| 评论: 0

摘要: 随着能源需求的扩大,电流和电压值也会上升。在许多应用中,更高的电压变得更为常见,即使在独立应用中也是如此。具有更高电压的应用都被认为存在危险,包括电动汽车 (EV),能源基础设施应用,例如直流快速充电 (DCF ...


故障防护操作

就本质而言,隔离器件在使用过程中可能会遇到电气过载 (EOS)。然而,关键的考虑因素是它们是否仍然安全。为了说明这一点,我们将两个器件(一个安森美Digi-Max隔离器和类似的竞品器件)都暴露在 VDD 和接地端之间的击穿限制电压下。


正如预期的那样,两个器件都失效了。然而,在开封之前,它们都经过了绝缘测试。竞品器件在大约2.76kV时失效,而安森美的Digi-Max数字隔离器在60秒内保持了数据表中标定的5kV性能。这清楚地表明,使用Digi-Max,即使在发生严重的EOS事件后,隔离屏障仍然完好无损,即使出现功能故障,保护仍然存在。


为什么使用陶瓷材料?

片外使用陶瓷材料来制造电容器,作为隔离屏障和信号传输介质,使用开关键控 (OOK) 技术从一端传输信号到另一端。


在 EOS/ESD 损坏其中一个 IC 的情况下,片外隔离结构使用陶瓷材料保护绝缘屏障。


使用陶瓷材料制作隔离电容器有几个优点。陶瓷材料是良好的电绝缘体和热绝缘体,具有较低的导电性和导热性。火焰从初级侧传播到次级侧几乎是不可能的,因为陶瓷材料具有高熔点并且耐热。它们经久耐用,具有相当出色的耐用性、硬度和强度。陶瓷具有化学惰性,因此不会与其他化学物质发生反应。简而言之,在制造隔离电容器时,没有任何材料可以与 SiO2 材料相媲美。


使用哪种技术?

如果只需要单通道或双通道解决方案,光耦合器通常是理想解决方案。如果需要轻松满足 EMC 要求,或成本是关键考虑因素,光耦合器也是理想选择。


但是,如果应用需要较长的使用寿命(>10 年),或随时间和温度的变化保持稳定性能,则数字隔离器是理想技术。它们也更适合高通道数应用和需要双向通信的应用。由于很少有光隔离器符合 AEC 标准,因此几乎所有汽车隔离器都是数字隔离器。


Digi-Max 技术提供与其他数字隔离器一样的各种性能优势和特性,而且不会因 EOS 事件发生安全故障。此外,由于独特的电容器结构,它还可以提供与光耦合器器件相同水平的可靠性。


图5.技术总结


隔离是许多设计中的一个关键方面,并且与许多技术一样,设计人员有多种选择。尽管光耦合器已经存在了很长时间,但它有一些局限性,尤其是在汽车应用中。如今的数字隔离器克服了许多这些问题并符合AEC标准。


凭借独特的片外结构,安森美的Digi-Max数字隔离器 为设计人员提供了另一个关键优势,即使在发生灾难性EOS事件后也能保持原有的隔离等级。


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