使用經認證隔離器件確保安全的系統運行

　　磁光隔離器使用單石CMOS芯片和旋涂聚酰亞胺作為絕緣，如圖2。貫通絕緣距離可小至17μm。同樣地，CMOS芯片電容式隔離器使用薄層二氧化硅(SiO2)作為絕緣，DIT最小為8μm。最近部份制造商把DTI提高到16μm來處理較高的隔離電壓。然而絕緣厚度會因以下原因無法進一步提高：

　　1. DTI對信號耦合效率的影響。

　　2. CMOS芯片上布置厚絕緣層的昂貴成本和可靠性問題。

　　因此在相同工作電壓下，替代隔離器的電場壓力最少為光電耦合器的20倍以上，這個差異非常顯著，代表著必須重新定義和發展出新的老化機制和壞料過濾方法。　　

圖2：磁光和電容式隔離器結構。

　　[圖說]
　　Top Passivation: BCB = 頂部鈍化層：BCB
　　Top Metal Layer = 頂部金屬層
　　INSULATION LAYER = 絕緣層
　　Bottom Metal Layer = 底部金屬層
　　DTI = 貫通絕緣距離(DTI)

　　連續工作電壓下光電耦合器安全標準和測試方法

　　國際安全標準IEC 60747-5-5涵蓋了光耦合器件和光電耦合器的電氣特性和測試方法，并未包括磁光隔離器或數字電容式隔離器，這個版本于2007年正式公布，涵蓋包括光電耦合器等光學電子器件的前一版本IEC 60747-5-1/2/3計畫在2012年廢止。采用IEC 60747-5-2的歐洲標準DIN/EN 60747-5-2則預計在2014年終止并廢除，并由新發布基于IEC 60747-5-5的DIN/EN 60747-5-5取代。

　　IEC 60747-5-5和DIN/EN 60747-5-2都使用部份放電法來測試固態絕緣的同質性，在這個測試中，高達工作電壓1.875倍的測試電壓被加到輸入和輸出上，時間為1分鐘，并且必須滿足低于5pC的放電以通過測試。這個測試不僅可以保證高品質的絕緣，同時還可有效剔除生產不良的器件，避免造成壽命縮短和安全問題，這也是這個標準廣泛被作為設備安全標準的主要關鍵測試之一，包括：

　　IEC 61800 – 工業電機驅動器和其他設備標準
　　IEC 60950 – 信息科技和通信設備標準
　　IEC 60601 – 醫療設備標準
　　IEC 61010 – 測試和測量設備標準

　　替代隔離器的老化機制隨絕緣材料而不同，磁光隔離器使用旋涂聚酰亞胺作為隔離層，制造商使用熱力學模型來預測器件壽命，電容式隔離器采用SiO2作為隔離材料，因此使用依時性介電層擊穿(TDDB, Time Dependant Dielectric Breakdown)測試模型來預測壽命。

　　表1總結了用來決定各種不同隔離技術在連續工作電壓下的老化模型和壽命預測方法，非常明顯地替代隔離器使用了不同于測試方法的預測模型。

　　表1：隔離技術、老化機制和安全驗證結構。　　

　　我們可以使用簡單的實驗來驗證部份放電能力和連續工作電壓間的關聯性，選擇使用不同技術的樣本，包括采用SOIC封裝的光電耦合器、磁光隔離器和電容式隔離器，電氣間隙和爬電距離為8mm。由于固態絕緣能力可以達到200Vrms/1mm，因此選擇1.6kVrms的測試電壓來加速測試時間。

　　在進行壽命壓力測試前，所有隔離器都會進行部份放電，采用1.6kVrms的1.875倍3kVrms進行以符合IEC/EN60747-5-5、VDE0884-10和EN60747-5-2等標準要求，測試結果顯示，所有器件都通過低于5pC的放電，這代表了符合標準要求1.6kVrms的良好絕緣。