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數(shù)字隔離芯片的PD參數(shù)出廠測試為什么是必要的?

發(fā)布時間:2021-10-21 責任編輯:wenwei

【導讀】近年來,數(shù)字隔離芯片在工業(yè)、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域越來越多的被工程師所信賴。數(shù)字隔離芯片因為體積小,集成度高,功耗低,通訊速度高等顯著的特點,正在逐步替代傳統(tǒng)的光耦器件。數(shù)字隔離芯片是系統(tǒng)中涉及到高壓安全的核心器件,因此出廠的時候需要經(jīng)過嚴格篩選。

 

UL1577安規(guī)標準中明確規(guī)定,產(chǎn)品出廠的時候必須要進行產(chǎn)品規(guī)格所對應的絕緣耐壓條件下60s或是1.2倍絕緣耐壓條件下1s的測試,通過高壓測試的產(chǎn)品才可以出廠。以隔離強度為3000Vrms的產(chǎn)品為例,其在出廠時需要進行在3000Vrms、頻率為60Hz交流電壓下承受60s或是在3600Vrms、頻率為60Hz的交流電壓下承受1s的高壓測試,通過后才可以出廠。

 

UL1577規(guī)定的高壓測試的檢測方法是檢測絕緣層的漏電流。如果數(shù)字隔離芯片的絕緣層耐壓能夠承受測試高壓,那么檢測到的絕緣層的漏電流會比較小,這個數(shù)值通常是uA級別,這是因為施加的是低頻的交流高壓,只要隔離兩側(cè)存在一定的寄生電容,就會有交流漏電流存在。但是如果數(shù)字隔離芯片的絕緣層耐壓不能夠承受對應的高壓,那么絕緣層就會因為高壓而產(chǎn)生不可控制的漏電流,最后導致隔離帶受損。

 

通常數(shù)字隔離芯片的絕緣層在生產(chǎn)制造的時候有較高的環(huán)境潔凈度要求,不能有氣泡或是空隙的存在,這樣才能保證良好的絕緣效果和較長的絕緣壽命。但是在實際生產(chǎn)過程中,難以確保所有芯片100%的保證絕緣層沒有氣泡或者是空隙,而這些空隙或者氣泡的存在會導致絕緣性能下降,但是這些空隙或氣泡并不能通過檢測高壓漏電流的方法檢測出來。當高壓加在絕緣介質(zhì)兩端,因為這些氣泡或空隙的存在,會產(chǎn)生局部放電(Partial Discharge),輕微的局部放電對電力設(shè)備絕緣的影響較小,絕緣強度的下降較慢;而強烈的局部放電,則會使絕緣強度很快下降。這是使高壓電力設(shè)備絕緣損壞的一個重要因素。局部放電會伴隨產(chǎn)生電脈沖、超聲波、電磁輻射、光、化學反應,并引起局部發(fā)熱等現(xiàn)象,是電器元件老化的預兆。局部放電檢測的施加電壓不是絕緣耐壓值,而是加在絕緣層上的工作電壓,因為只有工作電壓才是長期作用在絕緣層上的,并且可能會引起不良品反復的充放電,最終導致絕緣層過早地失效。因此,VDE0884-10安規(guī)規(guī)定在產(chǎn)品出廠測試時,除了高壓漏電流測試外,還需要進行局部放電檢測。局部放電檢測的測試電壓是峰值工作電壓的1.875倍,測試時間為1s,檢測結(jié)果的目標值是漏電荷的大小。

 

數(shù)字隔離芯片的PD參數(shù)出廠測試為什么是必要的?

圖1. 局部放電測試電路

 

蘇州納芯微電子股份有限公司的數(shù)字隔離芯片NSi81xx系列的所有產(chǎn)品嚴格按照安規(guī)要求進行出廠測試。為了進一步提高產(chǎn)品的可靠性,NSi81xx系列數(shù)字隔離芯片出廠的FT測試在常規(guī)低壓性能測試的基礎(chǔ)上增加了高壓絕緣測試,其中包括了絕緣耐壓測試和局部放電測試兩部分,這為納芯微數(shù)字隔離芯片的高可靠性提供了堅實的保障。

 

納芯微電子為了保證出廠的數(shù)字隔離芯片的可靠性,探索建立了一套有效可靠的高壓測試系統(tǒng),特別是局部放電測試系統(tǒng),該系統(tǒng)不僅需要專用的檢測儀器,還需要對自動測試的handler進行特殊改造,目前該套數(shù)字隔離芯片的高壓測試系統(tǒng)已得到了國內(nèi)外安規(guī)機構(gòu)的認可。

 

數(shù)字隔離芯片的PD參數(shù)出廠測試為什么是必要的?

圖2. 數(shù)字隔離芯片出廠FT高壓絕緣測試波形

 

 

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