理解數字隔離器的安全認證

　　引言

　　數字隔離器提供許多電路正確工作所必需的信號隔離和電平轉換;同樣重要的是，數字隔離器也防止用戶(hù)受到電擊?；谝陨纤龅幕救松戆踩紤]，這些隔離器必須經(jīng)過(guò)全面的測試和認證，以確保用戶(hù)安全。本文簡(jiǎn)要介紹適用于數字隔離器的國際安全標準和認證。以MAX1493x系列產(chǎn)品為例，介紹設計者必須如何利用數據資料和標準的技術(shù)指標表格來(lái)確定最適合于具體應用的數字隔離器。

　　國際安全標準基礎

　　國際電工委員會(huì )(IEC)是一家頒布電氣安全國際標準的機構，地區規范由諸如UL (美國)、CSA (加拿大)、VDE (德國)和CNCA (中國)等機構負責，實(shí)際的測試和認證則由UL、CSA、VDE以及德國的TUV和中國的CQC負責實(shí)施。

　　安全標準可分為三種廣義類(lèi)型：設備標準、支持標準和元件認證標準。經(jīng)過(guò)在多個(gè)地區及眾多行業(yè)的長(cháng)期發(fā)展，安全認證已經(jīng)演變出大量標準。最近幾年，在協(xié)調統一這些標準方面又取得了長(cháng)足進(jìn)步。如果在某份標準上看到多個(gè)前綴，則表示該協(xié)調標準滿(mǎn)足這些機構的要求。例如，被確定為BS EN IEC的混合標準滿(mǎn)足英國標準協(xié)會(huì )(BS)、歐洲標準(EN)和IEC標準要求。標準協(xié)調是一種非常緩慢但十分必要的過(guò)程。在達到這一目標之前，元件供應商為了能夠在全球范圍內銷(xiāo)售其器件，就不得不滿(mǎn)足盡可能多的標準要求。

　　設備標準

　　如您所料，設備安全標準適用于由眾多元件組裝而成的最終設備。這些標準涵蓋各種各樣的安全事項，包括絕緣、加壓氣體以及電源線(xiàn)的強度。IEC 61010-1 (測量、控制和實(shí)驗室用電氣設備的安全要求)主要關(guān)注設備承受的瞬態(tài)電壓以及采用的絕緣特性。該標準不特別針對隔離器。實(shí)際上，該IEC標準中未出現過(guò)“隔離器”或“隔離”這個(gè)詞。盡管如此，該標準規定了瞬態(tài)電壓和絕緣的最小爬電距離和間隙，所以與隔離器緊密相關(guān)。因此，認證隔離器的絕緣必須滿(mǎn)足IEC標準的要求。

　　支持標準

　　支持標準提供適用于其他大量標準的定義、方法或要求。支持標準有助于協(xié)調，IEC 60664-1(適用于低壓系統內設備的絕緣)就是其中一個(gè)例子。同樣，該標準并未特別提及隔離或隔離器。

　　元件認證標準

　　元件認證標準適用于可用于各種應用的特定元件。這些標準定義要求的測試、樣本大小及預處理，也可能定義了數據資料要求的術(shù)語(yǔ)和信息。除了少數例外，這些標準不涉及元件性能，而是規定性能要求“遵循制造商的技術(shù)指標”。

　　元件級認證

　　現在，我們快速了解一下直接影響數字隔離器制造的規范，這非常有用。

　　UL1577

　　UL1577規范適用于光隔離器，但也用于判定電容和電感隔離器。等級評定嚴格基于電壓擊穿，不包括爬電距離和間隙方面的任何要求。為通過(guò)該標準的認證，器件必須承受隔離電壓VISO (由制造商規定，通常為2.5kVRMS或5KVRMS)達1分鐘。此外，該規范允許采用120%隔離電壓進(jìn)行生產(chǎn)測試，持續時(shí)間為1秒鐘。滿(mǎn)足這些要求的器件(加上150% VISO過(guò)載試驗和熱老化試驗)被認定為單保護等級。雙保護等級要求能夠耐受20kV放電試驗(進(jìn)行50次)和1秒鐘額定隔離RMS電壓或2.5kVRMS(取大值)的生產(chǎn)測試。

　　IEC60747-5和VDE0884-10

　　IEC正在制定電容和電磁隔離器指標規范(IEC60747-17)，在本文發(fā)表時(shí)仍處于草稿階段。目前為止，IEC60747-5和德國VDE0884-10標準被用于判定數字隔離器。

　　這些標準基于局部放電試驗(而非電壓擊穿)和隔離耐壓。局部放電試驗要求將電壓斜升至最大瞬態(tài)電壓VIOTM，持續60秒鐘。然后將電壓降低至1.5×VIORM，其中VIORM為最大重復峰值隔離電壓，持續10秒鐘(如果波形為正弦波，那么VIORM為VIOWM的峰值，即最大工作隔離電壓，為RMS值)。允許局部放電最高5pC.生產(chǎn)過(guò)程中，試驗時(shí)間縮短為1秒，試驗電壓為1.875×VIORM.同樣，5pC為局部放電門(mén)限。

　　為了通過(guò)增強絕緣認證，VDE0884-10包括了附加10kV浪涌電壓要求。各種絕緣等級的定義見(jiàn)表1.

　　只要絕緣保持完整，基本絕緣即可防止電擊。然而，為了在絕緣失效的情況下保護操作者免受電擊，通常要求冗余(補充)系統。增強絕緣為單絕緣系統，提供相當于雙絕緣的保護。