高压隔离技术如何工作 - 冲击测试
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[音乐播放] 大家好，我是 Tom Bonifield， 德州仪器 (TI) 的 高电压隔离技术 专家。 我们现在在 TI 的 一个高电压实验室内。 本视频是 高电压增强型隔离 质量和可靠性 视频系列的一部分。 本视频将主要介绍 我们的增强型 隔离技术的 电压承受能力。 TI 的增强型 隔离是通过 将厚二氧化硅电容器 组合串联实现的， 如左上角的 剖面原理图所示。 您可以看到两个裸片， 一个在左侧，一个在右侧。 这两个裸片都有 高电压电容器， 而且它们 是串联的。 每个通道均在两个 裸片上采用了高电压 隔离电容器。 在右侧的电路 原理图中， 您可以看到， 信号会进入调制器， 使用一个差分 串联电容器对 进行传输并穿过 该隔离层，然后解调。 大量隔离 产品中都使用了 这一信号 隔离路径， 包括数字隔离器、 隔离链路、 隔离式模数转换器、 隔离放大器和 隔离式栅极驱动器。 隔离电容器 组合厚度 大于 21 微米。 由此实现的高电压 隔离额定值包括 12.8kV 浪涌电压、 8kV 峰值瞬态过压 以及 40 年的 1 又 1/2 kV RMS 工作电压。 现在，我们来了解一下 缓升至击穿电压测试。 在缓升至击穿电压 测试中，电压会以 每秒 1kV RMS 的 速率递增， 直至发生击穿。 在发生击穿时， 记录下击穿电压。 在大量器件上 重复该过程。 以下是此类数据的一个示例。 这是对 113 个批次中的 1,130 器件进行测试得到的数据集。 您可以看到， 击穿电压的平均值 高于 14kV RMS。 这要比 5.7kV RMS 的 Viotm 和 Viso 要求 高得多。 标准差为 0.36kV RMS。 结果数据是 紧密分布的。 有多紧密？ CPK 是一个很好的 用来衡量某个分布 相对于所要求 性能的裕度的指标。 CPK 为 1 表示该分布 高于要求的值 3 sigma。 CPK 为 2 表示高于 要求的值 6 sigma。 该数据集中 具有大于 6 的 CPK。 该数据集表明，器件 具有非常高的电压能力。 接下来的测试是浪涌测试。 浪涌测试用于 验证器件在短时间内 对非常高的电压 电平的抵抗能力， 例如抗雷击能力。 浪涌峰值电压 测试是必须的， 它是外部标准 IEC 61000-4-5 以及 VDE 0884-10 和 11 的一部分。 浪涌测试采用抽样测试的方式。 它使用图中所示的 标准浪涌波形。 该浪涌波形具有 1.2 微秒的上升时间 和 50 微秒的下降时间。 每个器件都需要承受 50 个连续的浪涌脉冲。 然后，相应器件 测试通过或失败。 浪涌过后，我们会 使用 RIO 对该测试结果 进行确认，RIO 是在 500V 电压下 测得的从左侧到右侧的电阻。 该值必须大于 1 千兆欧姆。 而且，在 5.7kV RMS 隔离额定值条件下 测试 60 秒钟所得到的 方法 A 漏电流必须 小于 30 微安。 在 TI，我们会使用 一种方法来 统计分析浪涌特征数据， 如该图中所示。 该图表明，浪涌测试 失败率是电压的函数。 我们所使用的方式是， 在不同的电压下测试 一定数量的器件， 记录失败的数量。 在该图中， 您可以看到， 12.8kV 时的失败率为零。 且直至 20kV 时 失败率都为零。 然后，在 21kV 时， 失败率超过了 60%。 22kV 时，失败率为 100%。 此测试使用了具有 相同极性的 50 个脉冲。 我们将其称为 单极性浪涌测试。 我们使用 50 个 正脉冲，或者 50 个负脉冲 进行测试。 单极性测试 代表对单一浪涌 事件的抵抗力。 但是，还有另外 一种测试方法， 我们称之为双极性测试。 双极性测试是 由于磁滞效果造成的 最坏情况浪涌测试。 在此测试中， 每个器件都要 先后承受具有 相反极性的 25 个脉冲。 当我们切换 极性时，器件中仍具有 前 25 个脉冲 所造成的部分电荷， 这会给隔离层 带来更大的 压力。 这种测试 代表对更加复杂的 浪涌事件的抵抗力。 现在，VDE 0884-10 和 11 都要求进行该测试。 此类数据是图中的 橙色数据，这便是 双极性数据，通过 这类数据，您可以看到， 12kV 时失败率为零， 直至 15kV 失败率仍未零， 然后，电压更大之后 便出现了失败的情况， 到 22kV 时失败率 变成百分之百。 在一些电压下， 所有隔离层都会测试失败。 这类测试有助于 您了解您的 技术相对于 要求值有多大的 裕度。 在本例中，您可以 看到可确保的 电压是 12.8kV， 比 8kV 的浪涌隔离 额定值高 60%。 该数据表明，器件 相对于要求的隔离电压 具有非常高的裕度。 总之，TI 的增强型 隔离产品系列 具有超出 增强型隔离要求的 高电压能力。 我们使用统计 测试方法，通过 实质性的裕度 证明了这些产品的 高电压隔离质量。 有关详细信息， 请访问 ti.com/isolation， 寻找介绍出色高电压 信号隔离质量和可靠性的 白皮书。 谢谢。 [音乐播放]
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专家。
我们现在在 TI 的 一个高电压实验室内。
本视频是 高电压增强型隔离
质量和可靠性 视频系列的一部分。
本视频将主要介绍 我们的增强型
隔离技术的 电压承受能力。
TI 的增强型 隔离是通过
将厚二氧化硅电容器 组合串联实现的，
如左上角的 剖面原理图所示。
您可以看到两个裸片， 一个在左侧，一个在右侧。
这两个裸片都有 高电压电容器，
而且它们 是串联的。
每个通道均在两个 裸片上采用了高电压
隔离电容器。
在右侧的电路 原理图中，
您可以看到， 信号会进入调制器，
使用一个差分 串联电容器对
进行传输并穿过 该隔离层，然后解调。
大量隔离 产品中都使用了
这一信号 隔离路径，
包括数字隔离器、 隔离链路、
隔离式模数转换器、 隔离放大器和
隔离式栅极驱动器。
隔离电容器 组合厚度
大于 21 微米。
由此实现的高电压 隔离额定值包括
12.8kV 浪涌电压、 8kV 峰值瞬态过压
以及 40 年的 1 又 1/2 kV RMS 工作电压。
现在，我们来了解一下 缓升至击穿电压测试。
在缓升至击穿电压 测试中，电压会以
每秒 1kV RMS 的 速率递增，
直至发生击穿。
在发生击穿时， 记录下击穿电压。
在大量器件上 重复该过程。
以下是此类数据的一个示例。
这是对 113 个批次中的 1,130 器件进行测试得到的数据集。
您可以看到， 击穿电压的平均值
高于 14kV RMS。
这要比 5.7kV RMS 的 Viotm 和 Viso 要求
高得多。
标准差为 0.36kV RMS。
结果数据是 紧密分布的。
有多紧密？
CPK 是一个很好的 用来衡量某个分布
相对于所要求 性能的裕度的指标。
CPK 为 1 表示该分布 高于要求的值
3 sigma。
CPK 为 2 表示高于 要求的值 6 sigma。
该数据集中 具有大于 6 的 CPK。
该数据集表明，器件 具有非常高的电压能力。
接下来的测试是浪涌测试。
浪涌测试用于 验证器件在短时间内
对非常高的电压 电平的抵抗能力，
例如抗雷击能力。
浪涌峰值电压 测试是必须的，
它是外部标准 IEC 61000-4-5 以及 VDE 0884-10 和
11 的一部分。
浪涌测试采用抽样测试的方式。
它使用图中所示的 标准浪涌波形。
该浪涌波形具有 1.2 微秒的上升时间
和 50 微秒的下降时间。
每个器件都需要承受 50 个连续的浪涌脉冲。
然后，相应器件 测试通过或失败。
浪涌过后，我们会 使用 RIO 对该测试结果
进行确认，RIO 是在 500V 电压下
测得的从左侧到右侧的电阻。
该值必须大于 1 千兆欧姆。
而且，在 5.7kV RMS 隔离额定值条件下
测试 60 秒钟所得到的 方法 A 漏电流必须
小于 30 微安。
在 TI，我们会使用 一种方法来
统计分析浪涌特征数据，
如该图中所示。
该图表明，浪涌测试 失败率是电压的函数。
我们所使用的方式是， 在不同的电压下测试
一定数量的器件， 记录失败的数量。
在该图中， 您可以看到，
12.8kV 时的失败率为零。
且直至 20kV 时 失败率都为零。
然后，在 21kV 时， 失败率超过了 60%。
22kV 时，失败率为 100%。
此测试使用了具有 相同极性的 50 个脉冲。
我们将其称为 单极性浪涌测试。
我们使用 50 个 正脉冲，或者
50 个负脉冲 进行测试。
单极性测试 代表对单一浪涌
事件的抵抗力。
但是，还有另外 一种测试方法，
我们称之为双极性测试。
双极性测试是 由于磁滞效果造成的
最坏情况浪涌测试。
在此测试中， 每个器件都要
先后承受具有 相反极性的
25 个脉冲。
当我们切换 极性时，器件中仍具有
前 25 个脉冲 所造成的部分电荷，
这会给隔离层 带来更大的
压力。
这种测试 代表对更加复杂的
浪涌事件的抵抗力。
现在，VDE 0884-10 和 11 都要求进行该测试。
此类数据是图中的 橙色数据，这便是
双极性数据，通过 这类数据，您可以看到，
12kV 时失败率为零， 直至 15kV 失败率仍未零，
然后，电压更大之后 便出现了失败的情况，
到 22kV 时失败率 变成百分之百。
在一些电压下， 所有隔离层都会测试失败。
这类测试有助于 您了解您的
技术相对于 要求值有多大的
裕度。
在本例中，您可以 看到可确保的
电压是 12.8kV， 比 8kV 的浪涌隔离
额定值高 60%。
该数据表明，器件 相对于要求的隔离电压
具有非常高的裕度。
总之，TI 的增强型 隔离产品系列
具有超出 增强型隔离要求的
高电压能力。
我们使用统计 测试方法，通过
实质性的裕度 证明了这些产品的
高电压隔离质量。
有关详细信息， 请访问 ti.com/isolation，
寻找介绍出色高电压 信号隔离质量和可靠性的
白皮书。
谢谢。
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德州仪器 (TI) 的 高电压隔离技术
专家。
我们现在在 TI 的 一个高电压实验室内。
本视频是 高电压增强型隔离
质量和可靠性 视频系列的一部分。
本视频将主要介绍 我们的增强型
隔离技术的 电压承受能力。
TI 的增强型 隔离是通过
将厚二氧化硅电容器 组合串联实现的，
如左上角的 剖面原理图所示。
您可以看到两个裸片， 一个在左侧，一个在右侧。
这两个裸片都有 高电压电容器，
而且它们 是串联的。
每个通道均在两个 裸片上采用了高电压
隔离电容器。
在右侧的电路 原理图中，
您可以看到， 信号会进入调制器，
使用一个差分 串联电容器对
进行传输并穿过 该隔离层，然后解调。
大量隔离 产品中都使用了
这一信号 隔离路径，
包括数字隔离器、 隔离链路、
隔离式模数转换器、 隔离放大器和
隔离式栅极驱动器。
隔离电容器 组合厚度
大于 21 微米。
由此实现的高电压 隔离额定值包括
12.8kV 浪涌电压、 8kV 峰值瞬态过压
以及 40 年的 1 又 1/2 kV RMS 工作电压。
现在，我们来了解一下 缓升至击穿电压测试。
在缓升至击穿电压 测试中，电压会以
每秒 1kV RMS 的 速率递增，
直至发生击穿。
在发生击穿时， 记录下击穿电压。
在大量器件上 重复该过程。
以下是此类数据的一个示例。
这是对 113 个批次中的 1,130 器件进行测试得到的数据集。
您可以看到， 击穿电压的平均值
高于 14kV RMS。
这要比 5.7kV RMS 的 Viotm 和 Viso 要求
高得多。
标准差为 0.36kV RMS。
结果数据是 紧密分布的。
有多紧密？
CPK 是一个很好的 用来衡量某个分布
相对于所要求 性能的裕度的指标。
CPK 为 1 表示该分布 高于要求的值
3 sigma。
CPK 为 2 表示高于 要求的值 6 sigma。
该数据集中 具有大于 6 的 CPK。
该数据集表明，器件 具有非常高的电压能力。
接下来的测试是浪涌测试。
浪涌测试用于 验证器件在短时间内
对非常高的电压 电平的抵抗能力，
例如抗雷击能力。
浪涌峰值电压 测试是必须的，
它是外部标准 IEC 61000-4-5 以及 VDE 0884-10 和
11 的一部分。
浪涌测试采用抽样测试的方式。
它使用图中所示的 标准浪涌波形。
该浪涌波形具有 1.2 微秒的上升时间
和 50 微秒的下降时间。
每个器件都需要承受 50 个连续的浪涌脉冲。
然后，相应器件 测试通过或失败。
浪涌过后，我们会 使用 RIO 对该测试结果
进行确认，RIO 是在 500V 电压下
测得的从左侧到右侧的电阻。
该值必须大于 1 千兆欧姆。
而且，在 5.7kV RMS 隔离额定值条件下
测试 60 秒钟所得到的 方法 A 漏电流必须
小于 30 微安。
在 TI，我们会使用 一种方法来
统计分析浪涌特征数据，
如该图中所示。
该图表明，浪涌测试 失败率是电压的函数。
我们所使用的方式是， 在不同的电压下测试
一定数量的器件， 记录失败的数量。
在该图中， 您可以看到，
12.8kV 时的失败率为零。
且直至 20kV 时 失败率都为零。
然后，在 21kV 时， 失败率超过了 60%。
22kV 时，失败率为 100%。
此测试使用了具有 相同极性的 50 个脉冲。
我们将其称为 单极性浪涌测试。
我们使用 50 个 正脉冲，或者
50 个负脉冲 进行测试。
单极性测试 代表对单一浪涌
事件的抵抗力。
但是，还有另外 一种测试方法，
我们称之为双极性测试。
双极性测试是 由于磁滞效果造成的
最坏情况浪涌测试。
在此测试中， 每个器件都要
先后承受具有 相反极性的
25 个脉冲。
当我们切换 极性时，器件中仍具有
前 25 个脉冲 所造成的部分电荷，
这会给隔离层 带来更大的
压力。
这种测试 代表对更加复杂的
浪涌事件的抵抗力。
现在，VDE 0884-10 和 11 都要求进行该测试。
此类数据是图中的 橙色数据，这便是
双极性数据，通过 这类数据，您可以看到，
12kV 时失败率为零， 直至 15kV 失败率仍未零，
然后，电压更大之后 便出现了失败的情况，
到 22kV 时失败率 变成百分之百。
在一些电压下， 所有隔离层都会测试失败。
这类测试有助于 您了解您的
技术相对于 要求值有多大的
裕度。
在本例中，您可以 看到可确保的
电压是 12.8kV， 比 8kV 的浪涌隔离
额定值高 60%。
该数据表明，器件 相对于要求的隔离电压
具有非常高的裕度。
总之，TI 的增强型 隔离产品系列
具有超出 增强型隔离要求的
高电压能力。
我们使用统计 测试方法，通过
实质性的裕度 证明了这些产品的
高电压隔离质量。
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视频简介
高压隔离技术如何工作 - 冲击测试
所属课程：高压隔离技术的工作原理
发布时间：2019.01.14
视频集数：3
本节视频时长：00:07:56
想了解高压隔离技术的工作原理吗？ 观察并了解隔离的可靠性测试。 该系列视频在TI的高压实验室中拍摄，主要关注电容隔离结构，工作电压可靠性，耐压能力，可靠性测试方法等。
未学习 高压隔离技术如何工作 - 电容结构
未学习 高压隔离技术的工作原理 - 可靠性测试
未学习 高压隔离技术如何工作 - 冲击测试
