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集成隔离产品,防止静电放电

2018年11月15日通过亨利米勒

在任何高压和电噪声系统中,静电放电(ESD)免疫,电磁兼容性(EMC)的一个重要方面是选择电流隔离装置的关键考虑因素。

在任何高压和电噪声系统中,静电放电(ESD)免疫,电磁兼容性(EMC)的一个重要方面是选择电流隔离装置的关键考虑因素。

静电放电可以穿透隔离的电气系统。这并不涉及印刷电路板上的保护装置。

国际安全标准

国际标准IEC 61000-4-2规定了系统级抗扰性能。在终端用户的典型操作的应用环境中,通过金属工具向系统排放冲击事件样本。

资格要求可以高达8000伏接触放电,故障是软功能类型或硬物理损伤类型。这与ESD人体模型的组分水平不同,其中事件示例通过皮肤向组件IC充电,在工厂生产和组装的受控环境中。资格要求较低,电压较低,故障是硬泄漏或物理损伤类型。

ESD事件及其鲁棒性是研究和系统设计的重要内容。在医疗设备方面,医疗标准IEC 60601-1-2最近修订到第四版,要求更高的ESD免疫水平。这一变化解决了越来越多的医疗设备在医院和受控环境之外使用的趋势,在这些环境下,医疗设备可能面临更多的电磁噪声。

ESD免疫测试设置

在隔离的电气系统中,光耦合器或隔离器必须抗静电。最理想的性能标准是在测试期间和之后不允许性能下降,而最糟糕的性能标准是不可恢复的故障或对设备的永久损坏。

在测试设置模拟ESD免疫测试中,“AA”尺寸电池为振荡器或晶体提供电源和浮动接地,可以为光耦合器或隔离器的输入通道产生信号方脉冲。然后,ESD枪在光耦合器的LED阳极或阴极的轨迹处施加8000伏的接触放电。

在设备的绝缘屏障的另一边,用示波器监控输出通道。ESD枪排放返回电缆连接到输出侧的电源参考和地球。在此设置中,ESD ZAP跨越设备的绝缘屏障。对于任何功能性能降级,观察到输出信号和设备的电流电源消耗(参见图1)。

通过光耦合器进行ESD抗扰度测试

图1所示。通过光耦合器进行ESD抗扰度测试。

测试结果

使用Broadcom的光耦合器ACNT-H61L,在ESD打击期间和之后,通过光耦合器的ESD接触放电为8000V,显示正常的功能运行。没有性能下降(参见图2)。

Broadcom光耦合器ACNT-H61L DUT

图2。Broadcom光耦合器ACNT-H61L DUT

在另一个数字隔离器ACML-7410上,通过隔离器8000V的ESD接触放电显示在ESD打击期间和之后正常的功能运行。没有性能下降(参见图3)。

隔离器ACML-7410 DUT

图3。隔离器ACML-7410 DUT

防静电测试结果

电隔离产品在防静电性能测试中表现不同。光耦合器和部分隔离器在测试过程中性能不下降,测试后仍能正常工作。当设备变得很热时,其他设备会失去功能,甚至可能永久损坏。在进行防静电系统设计时,选择可靠的隔震产品是非常重要的。

要了解这些测试的实际效果,请查看下面的视频。

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