DIN VDE V 0884-11:2017-01对数字隔离器认证的意义

自2020年1月起，德国标准化协会(DIN)和德国电气工程师协会(VDE) V0884-10: 2006-12不再是评估电磁和容性电气隔离产品固有绝缘特性和高压性能的有效认证标准。这标志着集成电路制造商三年过渡期的结束。过渡期始于2017年，当时VDE发布了DIN VDE V 0884-11:2017-01更新标准。随着这一变化，集成电路制造商必须升级以满足新的认证要求，否则他们将被要求从相应的集成电路数据表中删除VDE认证。

由于这些认证是为基本和增强型数字隔离器创建的唯一设备级标准，因此它们可以说服原始设备制造商和终端设备制造商使用隔离器将满足其系统级高压要求和终端设备级认证。

新标准有什么变化？

从VDE DIN V 0884-10到VDE DIN V 0884-11的最大变化是认证过程和要求的变化。表1中列出的这些变化将影响基本认证和增强认证的设备标准。

表1: din vde更新(基本和增强)

让我们一个接一个地看看每一个更新。

“最大浪涌隔离电压”量化了隔离器承受特定瞬态曲线的极高电压脉冲的能力。由于直接或间接雷击、故障或短路事件，图2所示的浪涌测试曲线可能在安装期间出现。虽然测试电压、最低电压要求和冲击次数没有改变，但现在冲击是用双极脉冲而不是单极脉冲来执行的。施加25个正脉冲，随后延迟1小时至2小时，然后向同一器件施加25个负脉冲。

在单个浪涌脉冲期间，一些电荷保留在隔离电介质中，导致剩余电场。在单极测试中，剩余电场将降低隔离栅在后续脉冲期间维持的总电场。与单极脉冲相比，双极脉冲对隔离栅具有更大的场强，因为剩余电场现在与前一个脉冲叠加，从而超过器件测试序列中任何前一个脉冲的场强。

图1:模拟直接或间接雷击、故障或短路事件的电涌测试

目前，VDE DIN V 0884-11需要使用行业标准的时间相关介质击穿(TDDB)测试方法来收集隔离器的寿命预测数据。在此测试中，隔离栅每一侧的所有引脚都连接在一起，形成一个双端器件，并在两侧之间施加高电压。在室温和最高工作温度下，绝缘击穿数据通过各种类型的60Hz高压开关收集。

图2显示了隔离屏障在其整个寿命期间承受高压应力的固有能力。根据TDDB数据，绝缘的固有容量为1.5千伏安，使用寿命为135年。其他因素，如包装尺寸、污染程度、材料类型等。可能进一步限制部件的工作电压。集成电路制造商需要花几个月甚至几年的时间来收集每个认证设备的数据。

图2: tddb测试数据显示了隔离栅在其使用寿命期间承受高压应力的固有能力

为了增强隔离，VDE DIN V 0884-11要求TDDB预测线的故障率低于百万分之一(ppm)。即使在规定的工作隔离电压下，预期的最小绝缘寿命为20年，新的增强认证仍然要求工作电压额外有20%的安全裕度，设备额定寿命额外有87.5%的安全裕度，也就是说，当工作电压比规定值高20%时，所需的最小绝缘寿命为37.5年。

对于基本隔离，VDE DIN V 0884-11不太严格，允许故障率小于1000 ppm。仍然需要20%的工作电压裕度，但是基本绝缘装置的使用寿命裕度降低到30%，这意味着当工作电压比额定值高20%时，总的要求使用寿命为26年。DIN V VDE V 0884-10以前没有定义最小额定寿命和整个寿命期间的故障率。

尽管DIN VDE V 0884-11中的局部放电试验标准没有改变，但了解局部放电试验与隔离部件的相关性非常有用。即使在二氧化硅中没有局部放电现象，TI和VDE仍然测试基于二氧化硅的数字隔离器的局部放电。光耦合器使用局部放电测试作为一种手段，筛选出在电介质中形成过量空气泡的有缺陷的大规模生产的器件。尽管局部放电测试可以消除有缺陷的器件，但应该注意的是，它不能用作最低保证寿命测试，只有数字隔离器上的TDDB测试才是准确的寿命测试过程。

通过认证，设备制造商可以在全球范围内使用隔离器件来满足其最终应用的设计要求，并了解隔离器在其整个生命周期内是否能够可靠工作。认证要求的更新和修订(如in DIN中的要求)确保高压安全要求始终有意义并尽可能严格。如果设备制造商不能保证满足DIN VDE V 0884-11的要求，设备制造商检查现有和未来设计的电路板隔离设备以确保它们仍然满足认证要求就变得至关重要。

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