集成隔離產(chǎn)品以防范ESD

在任何高壓和電噪聲系統中，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。它并不涉及印刷電路板上的保護裝置。國際標準IEC 61000-4-2規定了這一系統級抗擾性能。在最終用戶(hù)的典型操作應用環(huán)境中，帶電人體通過(guò)金屬工具將放電行為引入系統。ESD認證要求高達8000V的接觸放電，因此導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人體模型的組件級不同，其中帶電人體的放電事件是在工廠(chǎng)生產(chǎn)和組裝的受控環(huán)境中通過(guò)皮膚向組件IC放電。人體模型ESD認證要求的電壓較低，故障類(lèi)型是硬泄漏或物理?yè)p壞。

ESD事件及其魯棒性對于研究和系統設計非常重要。在醫療設備中，新修訂的醫療標準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(mǎn)足更多醫療設備在醫院外及非受控環(huán)境中使用這一趨勢的要求，這一新趨勢使醫療設備可能經(jīng)歷更嚴重的電磁噪聲。

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

在模擬ESD抗擾度測試的測試設置中，一節“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(yáng)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，使用示波器監控輸出通道。 ESD施放槍放電返回電纜連接到光耦輸出側的電源參考和接地。在此設置中，ESD會(huì )穿過(guò)光耦的絕緣屏障。觀(guān)察光耦的輸出信號和電流消耗，以查驗其功能性能的任何下降。見(jiàn)圖1。

圖1：光耦的ESD抗擾度測試

使用博通（Broadcom）光耦ACNT-H61L，對其施加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(méi)有下降。見(jiàn)圖2。

圖2：博通光耦ACNT-H61L DUT

使用德州儀器（TI）的數字隔離器，對其施加8000V 的ESD接觸放電，測量顯示出功能失效。該數字隔離器變熱，其電源引腳消耗電流變大。見(jiàn)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）

對另一款數字隔離器ACML-7410，對其施加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(méi)有下降。見(jiàn)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不同。光耦和一些隔離器在測試期間不會(huì )出現性能下降，并且在測試后仍能正常工作。其它器件會(huì )出現功能失效，甚至可能因器件發(fā)熱嚴重而永.久損壞。在ESD抗擾度的系統設計中選擇真正抗造的隔離產(chǎn)品非常重要。