TI 的電容式電流隔離技術在很多方面與光耦合器隔離技術不同,其中最突出的當屬隔離實施。首先,我們來確定一下我們是否理解“隔離”的真正含義。隔離從本質上講是一種保護形勢,允許兩點間的通信,但阻止電流在各點間直接流動。
在基于光耦合器的技術中,使用 LED 將信號信息傳輸給接收器,再由接收器將消息發送給電路的其余部分(可以想象成使用手電筒發送摩斯代碼)。其隔離層源自 LED 與鑄模化合物厚度的結合。因此從本質上講,其隔離與構成其封裝的組件相關。在 TI 的電容式技術中,信號信息以通過一系列蝕刻在硅芯片上的電路為基礎。中間是二氧化硅構成的電容器,可通過利用邊緣檢測方案阻隔直接電流流動(可以想象成敲擊墻壁傳送摩斯代碼)。
要了解所有不同點,毫不夸張地說可能需要滿滿一學期的大學課程,不過我們只討論幾個主要方面:部件間變化、絕緣厚度以及質量與可靠性。
部件間變化
變化是絕對的,但變化的粒度是相對的。TI 的隔離技術是一種二氧化硅電容器,以微米級工藝創建,部件間的變化會有,但極其微小。另一方面,光耦合器的隔離在封裝層面上實現,其更像毫米級。該裝配工藝變化和誤差在該級別下自然較大。可以想象一下,每個節點的相對變化和噪聲可能相似,而且與基本規范相比較小,但將光產品與電容式產品相比,您會看到這兩種技術天壤之別的差異,因而其最根本的 DNA 也極為不同。
隔離層厚度(DTI)
裝配差異決定了光耦合器比 TI 隔離器件大,這是所用材料屬性的結果。隔離層厚度 (DTI) 是常用的衡量標準,相當于隔離層強度。在隔離實例中,與隔離強度有關的真正衡量指標是每微米電壓擊穿,而非純厚度。我們來比較一下硅/PI/鑄模化合物(用于光耦合器)與二氧化硅(用于 TI 電容式隔離)的額定參數:
典型擊穿電壓 | 16um 隔離 | 32um 隔離 | 40kV 所需的 DTI | |
硅/PI/鑄模化合物(光耦合器) | 50kV 峰值/um | 800kV | 1,600kV | 0.8um |
二氧化硅 (TI) | 800kV 峰值/um | 12,800kV | 25,600kV | 0.05um |
上表清楚表明,更大并不意味著隔離性能更強。
質量與可靠性
可制造性與裝配也會導致故障率。在查看光耦合器和 TI 隔離器的故障時間 (FIT) 公開數據時,您會發現可靠性數據存在數量級的差異。故障時間實際是指:給定器件樣片集在給定時間內以相同條件工作,會因損耗而出現多少次故障。
產品 | 溫度(C) | FIT(故障/109小時) |
電容式隔離器 | 55° | 0.7 |
光耦合器 | 55° | 258.5 |
TI 隔離器又一次成為絕對的獲勝產品,在 10 億器件數小時工作過程中沒出現一次完全故障,而相同的工作時間內光耦合器的故障次數則多達 369 次。產品離開裝配及測試車間,到達客戶門口后,依然也需要對最終器件進行故障產品挑選,挑選出具有裝配問題或者未達標的產品。
希望您現在對 TI 隔離器和光耦合器之間比較明顯的差異有了更清晰的認識。無論在架構、所用材料還是可靠性方面,可滿足高性能要求的 TI 隔離器都是絕對的贏家。請關注與該主題有關的更多文章與博客。
責任編輯:haq
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