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圖 4 雙通道及四通道電容隔離器的通道結(jié)構(gòu)
四通道隔離器用于隔離包括數(shù)據(jù)和控制線路的接口(例如:SPI),其數(shù)據(jù)速率一般可達 20 到 80 Mbps。電感和電容隔離器之間的電流消耗在 30 Mbps 下時已經(jīng)有 10mA 以上的差別,在如 100 Mbps 等更高數(shù)據(jù)速率下時這一差別可高達 40mA。
因此,它其實并非重要的 DC 電流,而是數(shù)據(jù)速率的電流增加,即斜率 Δi/Δf。
預(yù)計使用壽命
隔離器的預(yù)計使用壽命由經(jīng)時擊穿 (TDDB) 決定,其為一種二氧化硅等電介質(zhì)材料的重要故障模式。由于制造帶來的雜質(zhì)和不完整性缺陷,電介質(zhì)會隨時間而退化。這種退化會由于電介質(zhì)上施加的電場及其溫度的上升而加快。
預(yù)計使用壽命的確定是基于 TDDB E 模型,其為一種廣受認可的電介質(zhì)擊穿模型。
實際上,周圍溫度維持在 150oC 時,TDDB 由隔離器的施加應(yīng)力電壓決定(請參見圖 5)。測試之初便激活一個計時器,其在隔離器電流超出 1 mA 時停止,表明電介質(zhì)擊穿。記錄每個測試電壓的故障時間,并根據(jù)理論 E 模型曲線進行繪圖。
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圖 5 TDDB 測試方法
圖 6 所示的 TDDB 曲線表明,電容隔離器的測試數(shù)據(jù)(時間為 5 年)完全匹配 E模型預(yù)測,從而得出在 400 Vrms (560 Vpk) 工作電壓下 28 年的預(yù)計使用壽命,而相同電壓下電感隔離器的預(yù)計使用壽命則小于 10 年。TDDB 曲線還表明,在 700 V 和 2.5 kV 之間電容隔離器的壽命比電感隔離器長約 10 倍。
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圖 6 電容和電感隔離器的預(yù)計使用壽命
若要達到 10 到 30 年的工業(yè)預(yù)計使用壽命,使用 SiO2 電介質(zhì)的電容隔離器是實現(xiàn)這個目標唯一可行的解決方案。