使用经认证隔离器件确保安全的系统运行

　　磁光隔离器使用单石CMOS芯片和旋涂聚酰亚胺作为绝缘，如图2。贯通绝缘距离可小至17μm。同样地，CMOS芯片电容式隔离器使用薄层二氧化硅(SiO2)作为绝缘，DIT最小为8μm。最近部份制造商把DTI提高到16μm来处理较高的隔离电压。然而绝缘厚度会因以下原因无法进一步提高：

　　1. DTI对信号耦合效率的影响。

　　2. CMOS芯片上布置厚绝缘层的昂贵成本和可靠性问题。

　　因此在相同工作电压下，替代隔离器的电场压力最少为光电耦合器的20倍以上，这个差异非常显着，代表着必须重新定义和发展出新的老化机制和坏料过滤方法。　　

图2：磁光和电容式隔离器结构。

　　[图说]
　　Top Passivation: BCB = 顶部钝化层：BCB
　　Top Metal Layer = 顶部金属层
　　INSULATION LAYER = 绝缘层
　　Bottom Metal Layer = 底部金属层
　　DTI = 贯通绝缘距离(DTI)

　　连续工作电压下光电耦合器安全标准和测试方法

　　国际安全标准IEC 60747-5-5涵盖了光耦合器件和光电耦合器的电气特性和测试方法，并未包括磁光隔离器或数字电容式隔离器，这个版本于2007年正式公布，涵盖包括光电耦合器等光学电子器件的前一版本IEC 60747-5-1/2/3计画在2012年废止。采用IEC 60747-5-2的欧洲标准DIN/EN 60747-5-2则预计在2014年终止并废除，并由新发布基于IEC 60747-5-5的DIN/EN 60747-5-5取代。

　　IEC 60747-5-5和DIN/EN 60747-5-2都使用部份放电法来测试固态绝缘的同质性，在这个测试中，高达工作电压1.875倍的测试电压被加到输入和输出上，时间为1分钟，并且必须满足低于5pC的放电以通过测试。这个测试不仅可以保证高品质的绝缘，同时还可有效剔除生产不良的器件，避免造成寿命缩短和安全问题，这也是这个标准广泛被作为设备安全标准的主要关键测试之一，包括：

　　IEC 61800 – 工业电机驱动器和其他设备标准
　　IEC 60950 – 信息科技和通信设备标准
　　IEC 60601 – 医疗设备标准
　　IEC 61010 – 测试和测量设备标准

　　替代隔离器的老化机制随绝缘材料而不同，磁光隔离器使用旋涂聚酰亚胺作为隔离层，制造商使用热力学模型来预测器件寿命，电容式隔离器采用SiO2作为隔离材料，因此使用依时性介电层击穿(TDDB, Time Dependant Dielectric Breakdown)测试模型来预测寿命。

　　表1总结了用来决定各种不同隔离技术在连续工作电压下的老化模型和寿命预测方法，非常明显地替代隔离器使用了不同于测试方法的预测模型。

　　表1：隔离技术、老化机制和安全验证结构。　　

　　我们可以使用简单的实验来验证部份放电能力和连续工作电压间的关联性，选择使用不同技术的样本，包括采用SOIC封装的光电耦合器、磁光隔离器和电容式隔离器，电气间隙和爬电距离为8mm。由于固态绝缘能力可以达到200Vrms/1mm，因此选择1.6kVrms的测试电压来加速测试时间。

　　在进行寿命压力测试前，所有隔离器都会进行部份放电，采用1.6kVrms的1.875倍3kVrms进行以符合IEC/EN60747-5-5、VDE0884-10和EN60747-5-2等标准要求，测试结果显示，所有器件都通过低于5pC的放电，这代表了符合标准要求1.6kVrms的良好绝缘。