數字隔離器為光耦合器提供了可靠的替代選擇

數字隔離器使本來已經很復雜的安全標準難題變得更加令人困惑，因為并非所有標準都滿足了數字隔離器的要求。

設計人員之所以沒有在他們的系統中添加電流隔離，是因為他們需要滿足國內或國際安全法規。缺點是，隔離直接放在數據路徑中，從而導致延遲并降低系統性能。增加隔離還會增加功耗，尺寸和成本。

多年以來，設計人員一直在使用光耦合器并努力地權衡取舍，但是新型的電流隔離器(數字隔離器)已投放市場并減少了這些罰款。它們可以實現更小，更節能和更具成本效益的設計，并具有更高的性能水平。

但是，安全標準并沒有跟上發展速度，這給數字隔離器能否達到設計人員使用電流隔離的原因帶來了困惑和不確定性：它們是否符合安全法規?

答案是肯定的，數字隔離器可以提供國內和國際標準所要求的相同安全性。但是，與大多數供應商的結構相似的光耦合器不同，數字隔離器的設計和制造方式會影響隔離能力，特別是與光耦合器的嚴格隔離能力相比。

因此，并非所有的數字隔離器技術和實現都提供相同級別的安全性。

考慮四個關鍵的隔離器元素：

?絕緣材料

?隔離元件

?數據傳輸架構和

每個元素都有不同的選項，最終的組合定義了隔離器的功能。我們將專注于絕緣材料，這是安全性的關鍵區別所在。光耦合器使用多種聚合物材料，包括封裝的環氧模塑料。數字隔離器使用類似的聚合物或聚酰亞胺材料，也可以使用二氧化硅。

盡管每個人都有相似的目標–確保用戶，操作員和設備安全–但他們采用不同的方法。IEC60747包括隔離等級之間的區別(例如，“基本”絕緣與“加強”絕緣)，而UL1577強調了隔離器在規定的時間段內(通常為一分鐘)承受某些電壓電平的能力。

對于系統設計人員來說，通常要依靠這些組件級標準中不止一種的認證，才能涵蓋所有可能的用途和條件。

數字隔離器的興起使事情變得復雜，因為其中許多標準是在設計人員陷入光耦合器之時制定的。該標準解決了與光耦合器相關的弱點，并提供了保證安全的手段。

這些方法對光耦合器有效。但是，它們可能不適用于數字隔離器。考慮經過認證的工作電壓的情況，這是在隔離柵上連續施加的電壓。期望具有經過認證的工作電壓的隔離器應在其使用壽命內承受該電壓。

這些空隙會在應力下經受更高的電場，并導致局部放電引起的退化。在高壓下使用局部放電測試可檢測到空隙的存在，并可用于剔除否則會在現場失效的零件。

這種局部放電方法不適用于數字隔離器。數字隔離器確實使用類似的封裝材料，必須使用局部放電測試其缺陷，但是還有其他與絕緣材料有關的老化機制。主要隔離材料用于通過良好控制的晶圓級工藝沉積的隔離元件，不易產生空隙，因此不易局部放電，但是，其他老化機制開始占主導地位。當數字隔離器要求基于IEC60747的某個工作電壓(通常表示為VIORM)時，可能會產生誤導，因為它僅反映了在給定電壓下通過部分放電測試的能力。

由于對于數字隔離器的工作電壓，局部放電是一項不完整的測試，因此需要進行額外的測試和表征。IEC未來的標準將解決這個問題，并納入這些新方法。在此期間，數字隔離器供應商有責任展示他們如何保證在額定工作電壓下的使用壽命。