简短答案
这是我们遇到的一个常见问题、因为一些国际电工委员会(IEC)标准规定这些应用中使用的最小绝缘穿透距离(DTI)为0.4mm。 不过、这些相同的标准也为尖端薄膜 SiO2基绝缘提供了例外情况、可实现更低的 DTI。 光耦仿真器使用数字隔离技术进行数据传输、其最小 DTI 为17um、但与光耦合器0.4mm 环氧树脂基绝缘相比、该 DTI 仍具有出色的绝缘级别。
什么是绝缘穿透距离(DTI)?
DTI 是穿过隔离栅的两个导电部件之间形成的固体绝缘材料内的最短距离、如下图1和图2所示。 图1是一个典型的光耦合器、在 LED 和光电探测器裸片之间具有基于环氧树脂的绝缘。 在本例中、DTI 是 LED 和检测器芯片之间的最小距离。 图2是采用基于 SiO2薄膜绝缘技术的光耦仿真器。 在这种情况下、DTI 是光仿真器的发送和接收数字电路之间的最短绝缘距离。
许多 IEC 设备安全标准为提供高压绝缘的组件列出了最低 DTI 要求。 这是因为介电厚度和质量决定了隔离器的电场耐受能力。 过去、光耦合器在高压应用中用作隔离器、因此许多安全标准最终要求更厚的 DTI、例如最小0.4mm、0.6mm 或1mm、以提高额定工作电压。 这些 DTI 厚度要求与光耦合器和其他传统隔离器使用的低质量绝缘材料的耐压能力相对应。 由于光耦仿真器使用较新的数字隔离技术和高质量的介电材料、例如二氧化硅(SiO2)、因此它们不需要那么厚即可提供高质量的绝缘 。
IEC 设备认证要求
市场上对数字隔离器的 DTI 要求存在很多误解。 这些误解是由国际终端设备标准的复杂性以及标准中涉及 DTI 要求和例外的多项条款造成的混淆引起的。 一些设备制造商认为、其设备标准的某些条款中概述的大 DTI 要求严格适用于数字隔离器;但实际并非如此。 与光耦合器和其他传统隔离器相比、光学仿真器使用更薄但更坚固的绝缘材料、因此与传统隔离器相比、许多国际标准对具有薄 DTI 的隔离器规定了不同的测试标准。
通常、IEC 设备标准中有要求增强型绝缘具有最小 DTI 的条款、但同时、该标准中还有其他条款明确规定、如果元件满足某些严格测试标准、则最小 DTI 要求不适用。 例如、IEC 62368-1和 IEC 60601-1分别是信息技术和医疗设备的标准。 这两个标准都要求增强型绝缘的最小 DTI 为0.4mm、但如果组件通过热循环、湿度调节测试且后续交流耐受电压高于额定电压60%、它们还提供了一个选项、可绕过此 DTI 要求。 同样、IEC 61010-1是测量、控制和实验室使用设备的标准。 该标准还针对高达300V、600V 或1000V 的直流或 RMS 工作电压具有0.4mm、0.6mm 或1mm 的最小 DTI。 因此根据这些要求、电介质更薄的半导体元件可能没有通过该标准的认证、但大多数观察者没有意识到该标准的第14.1a 条支持相关 IEC 标准(例如 IEC 62368-1)的适用安全要求、 绕过该标准的最小 DTI 要求。 由于 IEC 62368-1允许进行热循环和湿度预调节测试、然后进行介电测试、并有60%的裕度、以忽略最小 DTI 要求、因此根据该标准的第14.1a 条、IEC 61010-1亦可如此。