第二代數(shù)字電容隔離器定義高性能新標(biāo)準(zhǔn)

　　相比四通道隔離器，圖示結(jié)果有所改善。通道數(shù)為原來(lái)的兩倍，因此電感隔離器的電流消耗也增加了一倍，然而相比雙通道隔離器，四通道電容隔離器的通道數(shù)僅增加了一條。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因是，僅使用了一條DC-通道，其在四條AC-通道之間得到多路傳輸(請(qǐng)參見(jiàn)圖4)。DC通道仍然擁有高可靠性的同時(shí)，總電流消耗維持在最低水平，從而比雙通道版本僅有最低限度的增加。

圖4：雙信道及四信道電容隔離器的通道結(jié)構(gòu)。

　　四通道隔離器用于隔離包括數(shù)據(jù)和控制線(xiàn)路的接口(例如：SPI)，其數(shù)據(jù)速率一般可達(dá)20到80Mbps。電感和電容隔離器之間的電流消耗在30Mbps下時(shí)已經(jīng)有10mA以上的差別，在如100Mbps等更高數(shù)據(jù)速率下時(shí)這一差別可高達(dá)40mA。

　　因此，它其實(shí)并非重要的DC電流，而是數(shù)據(jù)速率的電流增加，即斜率Δi/Δf。

預(yù)計(jì)使用壽命

　　隔離器的預(yù)計(jì)使用壽命由經(jīng)時(shí)擊穿(TDDB)決定，其為一種二氧化硅等電介質(zhì)材料的重要故障模式。由于制造帶來(lái)的雜質(zhì)和不完整性缺陷，電介質(zhì)會(huì)隨時(shí)間而退化。這種退化會(huì)由于電介質(zhì)上施加的電場(chǎng)及其溫度的上升而加快。

　　預(yù)計(jì)使用壽命的確定是基于TDDB E模型，其為一種廣受認(rèn)可的電介質(zhì)擊穿模型。

　　實(shí)際上，周?chē)鷾囟染S持在150oC時(shí)，TDDB由隔離器的施加應(yīng)力電壓決定(請(qǐng)參見(jiàn)圖5)。測(cè)試之初便激活一個(gè)計(jì)時(shí)器，其在隔離器電流超出1mA時(shí)停止，表明電介質(zhì)擊穿。記錄每個(gè)測(cè)試電壓的故障時(shí)間，并根據(jù)理論E模型曲線(xiàn)進(jìn)行繪圖。

圖5：TDDB測(cè)試方法。

　　圖6所示的TDDB曲線(xiàn)表明，電容隔離器的測(cè)試數(shù)據(jù)(時(shí)間為5年)完全匹配E模型預(yù)測(cè)，從而得出在400 Vrms(560 Vpk)工作電壓下28年的預(yù)計(jì)使用壽命，而相同電壓下電感隔離器的預(yù)計(jì)使用壽命則小于10年。TDDB曲線(xiàn)還表明，在700V和2.5kV之間電容隔離器的壽命比電感隔離器長(zhǎng)約10倍。

圖6：電容和電感隔離器的預(yù)計(jì)使用壽命。

　　若要達(dá)到10到30年的工業(yè)預(yù)計(jì)使用壽命，使用SiO2電介質(zhì)的電容隔離器是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)唯一可行的解決方案。

本文小結(jié)

　　因其高可靠性、低電流消耗、高帶寬和長(zhǎng)使用壽命，數(shù)字電容隔離器具有優(yōu)異的性能。TI提供各種各樣的數(shù)字電容隔離器，包括隔離總線(xiàn)收發(fā)器和新一代ISO74xx電容隔離器。