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[FAQ] [参考译文] 【常见问题解答】TMCS1123:澄清绝缘寿命加速度、湿度影响以及环氧树脂在隔离结构中的作用

Guru**** 2847400 points

Other Parts Discussed in Thread: TMCS1123

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1631728/faq-tmcs1123-clarification-on-insulation-lifetime-acceleration-humidity-impact-and-role-of-epoxy-in-the-isolation-structure

部件号: TMCS1123

您好、

我想澄清一下 TMCS1123 的长期绝缘可靠性。

我查阅了 TI 的文档《增强型隔离电介质系统的高频 TDDB》、该文档表明、对于基于聚酰亚胺的绝缘系统、绝缘寿命会受到较高 dV/dt、较高施加频率以及潮湿/湿度暴露等因素的显著影响。
www.ti.com/.../slyy191.pdf

另外、在下面的 E2E 主题中、我知道 TMCS1123 的绝缘层是聚酰亚胺和非导电环氧树脂的组合:

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1601212/tmcs1123-clarification-on-iec-60747-17-compliance-and-humidity-reliability-of-tmcs1123b1a-insulation/6178668

基于以上、我想确认以下几点。

  1. 寿命加速度为 dV/dt、施加的频率和湿度
    对于 TMCS1123 绝缘结构(聚酰亚胺+非导电环氧树脂组合)、我们是否应该了解绝缘寿命也会因为更高的 dV/dt、更高的施加频率和更高的湿度暴露而加速、这与 TI 关于基于聚酰亚胺的绝缘系统的白皮书中描述的类似?

如果答案是“否“、您能否说明原因、以及如何确保这一点?
例如:

  • 它是由绝缘结构本身确保的吗?
  • 是否通过生产筛选、鉴定测试或专用的高压可靠性测试来验证?
  • 是否有任何设计或工艺控制可防止相同类型的寿命周期加速成为实际问题?
  1. 聚酰亚胺绝缘性能下降时环氧树脂的作用
    如果绝缘材料中的聚酰亚胺部分随着时间的推移而降级或丧失绝缘能力、仅环氧树脂部分是否能够保持所需的绝缘性能?

与此相关:

  • TMCS1123 中使用的环氧树脂是否与光耦合器中常用的环氧树脂/树脂材料相当?
  • 或者、是否应将其视为与传统光耦合器绝缘不同的材料系统/可靠性概念?

我知道详细的结构信息可能是专有的、因此我不要求提供机密的布局详细信息。
但是、有关绝缘概念、可靠性解释和实用客户指南的任何阐述都将非常有帮助。

此致、

Conor

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Conor、

    感谢您发送编修。  

    我可以在 TMCS1123 的聚酰亚胺+环氧树脂绝缘层上公开提供的信息无法证实或否认、这些信息具有我们的通用聚酰亚胺 TDDB 纸 (SLYY191) 中所述的相同 dV/dt、频率和湿度驱动的寿命加速度。 我可以确认的是、该器件在最坏情况下(独立于标准 HAST)会进行专门的高压可靠性测试、并且在 800V 下的 30 年寿命预测是根据 IEC 60747-17 验证的、具有有意义的安全裕度。 环氧树脂作为独立绝缘体的作用及其与光耦合器材料的可比性并未公开表征。

    问题 1:寿命加速度(dV/dt,频率和湿度)

    以及数据表和公共文档的含义

    TMCS1123 数据表的绝缘寿命图(图 8-2)通过绘制失效前时间来表征时间依赖性电介质击穿 (TDDB) 仅连续 RMS 应力电压 —它不包含有关由 dV/dt 或不同应用频率引起的绝缘寿命加速的特定信息[1]。 这意味着发布的 TDDB 曲线不能直接用于在应用中对频率或 dV/dt 相关的降额进行建模。

    额定寿命参数为:

    参数

    数据值

    增强型绝缘工作电压 (V)

    950 V AC /1343 V

    最短要求寿命 (IEC 60747-17)

    在 800V 下 30 年

    固有 TDDB 能力

    在 870 V 时>20 年

    IEC 60747-17 安全裕度(增强型)

    工作电压为 20%、寿命为 50%

    预测的故障率

    <1ppm(增强)、<1000ppm(基本)

    [2]

    我可以确认的有关湿度和高压应力的内容

    TMCS1123 发生的 独立于标准 HAST 的专用高压测试 研究电介质耐受能力、局部放电和长期绝缘降解。 关键是、器件有哪些 在这些湿度测试期间预偏置 因此、执行最坏情况组合应力分析[3]。 这是与标准偏置/无偏置 HAST((130°C / 85% RH、96 小时)的有意义区别、该器件也是 AEC-Q100 认证流程的一部分[4]。

    这种专门的测试表明、在鉴定过程中考虑了湿度和高压应力的综合影响、但我们无法获得数据来量化 TMCS1123 特定聚酰亚胺+环氧树脂结构上 dV/dt 或频率的特定加速因子。

    我们的 TDDB 白皮书 (SLYY191) 记录了 dV/dt 和频率、通常是聚酰亚胺系统在使用寿命上的重要加速器。 来确定是 TMCS1123 的 混合聚酰亚胺+环氧树脂结构 表现出相同的加速因子、或者环氧树脂元件是否改变了这些机制、这不是我可以公开确认的内容。 数据表本身承认、TDDB 图测量了受控环境中的电介质击穿、并且工作环境和污染等级可进一步限制终端系统中的工作电压[1][5]。

    实用指导

    • EMI 性能 高 dV/dt (例如,快速开关逆变器拓扑)或 提高工作频率 明显高于 50/60Hz 时、仅发布的 TDDB 曲线不足以进行寿命建模。 符合 IEC 60747-17 标准(20%电压、50%寿命)中内置的安全裕度提供了一些缓冲区[2]、但它们未明确得出以考虑频率或 dV/dt 加速。
    • 我们的 100%生产测试包括瞬态隔离电压 (V = 7071V)、耐受隔离电压 (V = 5000V) 和局部放电(视在电荷≤5pC)、可在制造点为每个器件筛选绝缘完整性[6]、但这是“通过/不通过“屏幕、而不是应用特定应力条件下的寿命预测因素。

    问题 2:聚酰亚胺降解时环氧树脂的作用

    确认 TMCS1123 的隔离层为 A 聚酰亚胺和非导电环氧树脂的组合 。 详细的布局(包括每层的相对厚度,空间布置和功能作用)是专有知识产权、尚未披露[3]。

    单独的环氧树脂能否保持绝缘性能?

    该系统是合格的、可表征为 综合结构 ,我相信我们没有数据区分每种材料对整体绝缘能力的个别贡献。

    环氧树脂是否与光耦合器材料相当?

    TMCS1123 的环氧树脂是“非导电“[3]—我们尚未发布与光耦合器级环氧树脂/树脂系统相比的材料成分、介电特性或可靠性概念。 光耦合器通常依赖厚散装树脂(例如硅树脂或环氧树脂封装)作为主要隔离介质、这是与薄膜电介质叠的一个基本不同的结构概念。

    绝缘材料为 A 分层组合 对于两种不同的电介质材料、有理由将其解释为提供一定程度的材料多样性、即聚酰亚胺和环氧树脂具有不同的降解机制和吸湿特性。 但是、应该这样做 并不意味着完全冗余 (即,任一层单独满足增强型隔离要求)。 鉴定数据可以验证系统、而不是单独验证每一层。

    我知道这可能没有您需要的所有信息、但如果您需要更多信息、我建议联系您当地的 FAE 并要求与我们的系统团队联系。

    引文

    1. TMCS1123 数据表 (SBOSAF4A)–绝缘寿命/TDDB
    2. TMCS1123 数据表 (SBOSA24C)–IEC 60747-17 寿命和安全裕度
    3. E2E Thread - TMCS1123 IEC 60747-17 合规性和湿度可靠性
    4. TMCS1123A1AQDVGR 认证可靠性报告 (QRP)
    5. E2E 主题–TMCS1107 在 VIORM 以上运行(TDDB 环境说明)
    6. TMCS1123 数据表 (SBOSA24C)–量产测试规格

    我希望这对您有所帮助、  

    Joe