集成隔離產(chǎn)品以防范ESD

在任何高壓和電噪聲系統(tǒng)中，靜電放電（ESD）抗擾度都是電磁兼容性（EMC）的一個(gè)重要方面，是選擇電流隔離器件的關(guān)鍵考慮因素。 ESD可以穿透電隔離系統(tǒng)。它并不涉及印刷電路板上的保護(hù)裝置。國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-2規(guī)定了這一系統(tǒng)級(jí)抗擾性能。在最終用戶的典型操作應(yīng)用環(huán)境中，帶電人體通過金屬工具將放電行為引入系統(tǒng)。ESD認(rèn)證要求高達(dá)8000V的接觸放電，因此導(dǎo)致的故障既可以是軟功能型的又可能是物理性損壞。這與ESD人體模型的組件級(jí)不同，其中帶電人體的放電事件是在工廠生產(chǎn)和組裝的受控環(huán)境中通過皮膚向組件IC放電。人體模型ESD認(rèn)證要求的電壓較低，故障類型是硬泄漏或物理損壞。

ESD事件及其魯棒性對(duì)于研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常重要。在醫(yī)療設(shè)備中，新修訂的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)IEC 60601-1-2的第四版要求更高的ESD抗擾度。這一變化致力于滿足更多醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院外及非受控環(huán)境中使用這一趨勢的要求，這一新趨勢使醫(yī)療設(shè)備可能經(jīng)歷更嚴(yán)重的電磁噪聲。

在整個(gè)電氣隔離系統(tǒng)中，光耦（合器）或隔離器必須能抵抗ESD。最.理.想的性能標(biāo)準(zhǔn)是在測試期間和測試后不會(huì)出現(xiàn)性能下降；而最差的性能標(biāo)準(zhǔn)是不可恢復(fù)的故障或器件的永.久性損壞，這樣的結(jié)果是不可接受的。

在模擬ESD抗擾度測試的測試設(shè)置中，一節(jié)“AA”尺寸電池給用于為光耦或隔離器的輸入通道產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)的振蕩器或晶體提供電源和浮地。然后，ESD施放槍在光耦的LED陽極或陰極引腳上施加8000V的接觸放電。在光耦絕緣屏障的另一側(cè)，使用示波器監(jiān)控輸出通道。 ESD施放槍放電返回電纜連接到光耦輸出側(cè)的電源參考和接地。在此設(shè)置中，ESD會(huì)穿過光耦的絕緣屏障。觀察光耦的輸出信號(hào)和電流消耗，以查驗(yàn)其功能性能的任何下降。見圖1。

圖1：光耦的ESD抗擾度測試

使用博通（Broadcom）光耦A(yù)CNT-H61L，對(duì)其施加8000V 的ESD接觸放電，測量顯示在ESD施加期間和之后，其操作功能都正常。ACNT-H61L性能沒有下降。見圖2。

圖2：博通光耦A(yù)CNT-H61L DUT

使用德州儀器（TI）的數(shù)字隔離器，對(duì)其施加8000V 的ESD接觸放電，測量顯示出功能失效。該數(shù)字隔離器變熱，其電源引腳消耗電流變大。見圖3a和3b。

圖3a：TI隔離器ISO7841 DUT（測試前）

圖3b：TI隔離器ISO7841 DUT（測試后）

對(duì)另一款數(shù)字隔離器ACML-7410，對(duì)其施加8000V 的ESD接觸放電，測量顯示在ESD施加期間和之后，其操作功能都正常。ACML-7410性能沒有下降。見圖4。

圖4：隔離器ACML-7410 DUT

各電流隔離產(chǎn)品在ESD抗擾度測試中的表現(xiàn)不同。光耦和一些隔離器在測試期間不會(huì)出現(xiàn)性能下降，并且在測試后仍能正常工作。其它器件會(huì)出現(xiàn)功能失效，甚至可能因器件發(fā)熱嚴(yán)重而永.久損壞。在ESD抗擾度的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇真正抗造的隔離產(chǎn)品非常重要。