使用經認證隔離器件確保安全的系統運行

　　壽命壓力測試安排可參考圖3，各有5個光電耦合器、磁光隔離器和電容性隔離器一起放置于125°C的熱風循環烘箱中。測試電壓為1.6Vrms的60Hz交流連續電壓，并持續測量泄漏電流。當電流計檢測到超過100μA的泄漏電流時會發出警示音，當發生擊穿時測試暫停并對所有受測器件(DUT, Devices Under Test)進行泄漏電流測量以找出錯誤來源。　　

 
圖3：高電壓壽命測試安排。

　　[圖說]
　　Oven at 125°C = 測試溫度125°C
　　DUT = 受測器件(DUT)
　　Timer = 定時器

　　最終測試結果顯示，磁光隔離器和電容式隔離器分別在12小時和21小時時擊穿，光電耦合器測試則繼續進行直到經過4000過小時測試停止時還未發生失效情形，光電耦合器在測試中和測試后皆無未通過泄漏電流測試的情況發生。

　　表2總結了部份放電、壽命測試結果和各制造商所提供的預測壽命。

　　表2：部份放電和壽命測試結果。　　

 

　　結果顯示，光電耦合器不管是在部份放電測試和真實壽命壓力性能上都展現了良好的穩定性和一致性。

　　另人訝異的是，磁光隔離器和電容式隔離器在非常短的時間內就已經擊穿，遠比部份放電的預測和制造商本身的預測短上許多，為了保證測試的準確性，我們進行了數次類似的壽命測試，獲得的結果相當一致。

　　為了提供安全的連續工作電壓規格，測試結果再次驗證部份放電為光電耦合器的相關測試方法，然而部份放電測試卻完全不適合替代隔離器，特別是它的規格標示可能過高并造成引發危險的連續高工作電壓。

　　替代隔離器制造商應該為部份放電測試加上額外的高電壓壽命模型技術，這些建模技術基于加速條件下產生的型態測試數據，然而這個壽命預測方法還是存在部份風險，原因是：

　　1. 不應為安全相關應用假設失效率。

　　2. 加速情況和真實現場使用情況間有大幅度差異，可能造成建模方法大量誤差。

　　3. 對于生產變異并無持續監測，并且沒有100%生產測試來過濾產出壞料，如針腳洞、灰塵和空心等問題。

　　總結

　　國際安全標準IEC 60747-5-5和基于IEC 60747-5-5稍早版本的歐洲標準DIN/EN 60747-5-2明白指出這個測試方法僅適合光電耦合器件和光電耦合器，并非磁光隔離器和電容式隔離器。標準將隔離結構、絕緣材料、老化機制和壞料過濾測試都納入考慮。經過數十年現場實際應用的數百萬個光電耦合器所驗證，高電壓壽命實驗室測試結果非常符合光電耦合器的部份放電測試預測。

　　基于單石芯片制造工序的替代隔離器，如磁光隔離器和電容式隔離器通常采用薄層絕緣，相較于光電耦合器，這類隔離器在相同工作電壓下會面臨高了許多的電場壓力，因此，替代隔離器會受到相對較低連續工作電壓下其他各種老化機制的影響，基于部份放電原則的標準并不適合用來提供替代隔離器可靠的連續工作電壓規格。

　　部份制造商提供的附屬高電壓老化建模數據并無法取代獨立的安全標準，僅能提供強化應用的部份參考。

　　實驗室測試結果清楚顯示了在替代隔離器上使用光電耦合器標準的危險，在市場開始大量引入前建議必須進行這類技術和其限制的深入研究。

　　在安全相關應用中使用這類替代隔離器件會對設備使用者帶來安全上的風險，因此需要設計工程師仔細的檢驗，以了解質量是否符合法規認證標準和應用到終端設備后長期使用的可靠性。

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