【導讀】眾所周知

，各個行業各個領域都有其需要遵循的標準規範

，一般會對其產品需要達到的使用條件提出各方麵的要求。諸如電機驅動

、光伏、乘用汽車等都有各自的應用規範
，而每個零部件也有相應的規範認證。前者屬於應用安全標準，而後者屬於產品安全標準。

為什麼要遵循安規？

眾所周知
，各個行業各個領域都有其需要遵循的標準規範，一般會對其產品需要達到的使用條件提出各方麵的要求。諸如電機驅動、光伏
、乘用汽車等都有各自的應用規範，而每個零部件也有相應的規範認證。前者屬於應用安全標準
，而後者屬於產品安全標準。

對(dui)於(yu)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)和(he)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)應(ying)用(yong)而(er)言(yan)，當(dang)人(ren)體(ti)觸(chu)及(ji)帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)身(shen)體(ti)
，這(zhe)就(jiu)是(shi)觸(chu)電(dian)。至(zhi)於(yu)觸(chu)電(dian)造(zao)成(cheng)的(de)傷(shang)害(hai)有(you)多(duo)大(da)和(he)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)以(yi)及(ji)承(cheng)受(shou)時(shi)間(jian)都(dou)有(you)關(guan)係(xi)，嚴(yan)重(zhong)的(de)會(hui)導(dao)致(zhi)傷(shang)殘(can)甚(shen)至(zhi)死(si)亡(wang)。即(ji)使(shi)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de)電(dian)壓(ya)
，人(ren)體(ti)的(de)等(deng)效(xiao)電(dian)阻(zu)也(ye)會(hui)受(shou)濕(shi)度(du)、鞋襪或者環境粉塵含量等因素影響導致不同的電流。出於保護與其接觸的人員的生命安全考量，對於高於24V的電壓往往需要提供相應的絕緣保護。比如大家熟悉的國際標準IEC60664就對在海拔2000米以下，額定電壓1000 V以下的低壓係統內設備做出了各種的絕緣規則要求。

包括設備的電氣間隙、爬pa電dian距ju離li，另ling外wai它ta還hai包bao括kuo與yu絕jue緣yuan配pei合he有you關guan的de電dian氣qi測ce試shi方fang法fa。今jin天tian我wo們men就jiu聊liao聊liao驅qu動dong芯xin片pian的de絕jue緣yuan安an規gui標biao準zhun
，英ying飛fei淩ling的de隔ge離li型xing驅qu動dong芯xin片pian已yi全quan麵mian走zou入ru認ren證zheng時shi代dai，新xin出chu的de產chan品pin大da都dou帶dai有you各ge種zhong標biao準zhun認ren證zheng，證zheng書shu可ke在zai相xiang關guan產chan品pin的de網wang頁ye鏈lian接jie上shang下xia載zai到dao
，或huo者zhe也ye可ke以yi需xu求qiu當dang地di英ying飛fei淩ling產chan品pin技ji術shu支zhi持chi的de幫bang助zhu。

功率半導體驅動芯片的安規體係

從體係上看，常常會用到有UL、VDE和IEC標準。從下圖看三者的演變曆史可以發現， UL對於驅動芯片的認證標準沒有什麼變化，而針對光耦驅動類產品的認證IEC60747-5-5和VDE0884-5也無明顯變化。隻有針對磁隔和容隔驅動產品的認證標準在20年裏有了較大升級
，對產品的要求變得更嚴苛了。從原來的VDE0884-10更替成VDE0884-11，首次提出了驅動器件壽命需滿足預測要求。在2020年IEC標準大會後，推出了同樣針對磁隔和容隔驅動產品的IEC60744-17
，它是以VDE0884-11為模板的，但在局放測試那塊略有不同，本文後麵會提到。

其中UL的絕緣標準相對簡單，一般會給出1分鍾和1秒鍾的條件下需要承受的電壓值。比如英飛淩1ED3321產品
，符合UL1577（文件號 E311313）下VISO為5700V的要求規範。一般出口美國的電子產品都需要有UL的認證。

VDE認證是德國電氣工程師協會的認證，是歐洲最有經驗的也是在世界上享有很高聲譽的認證機構之一。而IEC標準就是國際電工委員會製定的標準。國際電工委員會(International Electro technical Commission，簡稱IEC)成立於1906年
，是世界上成立最早的非政府性國際電工標準化機構，IEC標準的權威性是世界公認的。這兩個體係的標準對於絕緣有著細致的等級描述，有必要在這裏稍微解釋一下各種絕緣名詞。

基本絕緣

基本絕緣的目的在於為防電擊提供一個基本的保護，以避免觸電的危險。

●    附加絕緣：在基本絕緣以外，再附加的絕緣

，目的是當基本絕緣失效時
，提供另一層的絕緣功能。

●    雙重絕緣：雙重絕緣是由基本絕緣和附加絕緣組成的防觸電措施，其中基本絕緣和附加絕緣是相互獨立的。

加強絕緣

等效於雙重絕緣的用於防觸電的單一防護措施。單一防護係統可以是一種絕緣材料，也可以是由幾層（幾種）jinmilianjiededanzhijueyuantizucheng。danheshuangzhongjueyuanbutongzhichuzaiyu

，qibuyibeihuafenweijibenjueyuanhefujiajueyuanliangbufen，takenengshigeyitichengxingdegeliwu。

舉ju一yi個ge簡jian單dan形xing象xiang的de例li子zi。比bi如ru預yu防fang新xin冠guan病bing毒du，帶dai一yi個ge醫yi用yong口kou罩zhao就jiu是shi基ji本ben絕jue緣yuan，帶dai兩liang個ge就jiu是shi雙shuang重zhong絕jue緣yuan，其qi中zhong第di二er個ge口kou罩zhao算suan是shi附fu加jia絕jue緣yuan，那na麼me也ye可ke以yi直zhi接jie帶daiN95的口罩算加強絕緣。

而且我們常說的器件符合加強絕緣要求是有一個電壓限定的，就是指在多少伏的電壓下器件滿足加強絕緣要求。用到的電壓概念有VIORM、 VIOSM和VIOTM，定義分別如下：

●    VIORM: Maximum rated repetitive peak isolation voltage 最大額定可重複隔離電壓。比如對於1700V的IGBT器件，如果驅動芯片符合加強絕緣的話VIORM >1700V。

●    VIOSM: Maximum surge isolation voltage 浪湧隔離電壓 （在VDE0884-11標準裏包含兩種測試工況
，一個是在空氣中
，一個是在油裏）。對於特定VIOSM的驅動芯片產品必須通過1.6倍的該值才能符合加強隔離的要求。

●    VIOTM: Maximum rated transient isolation voltage 最大瞬態隔離電壓 （往往指不可重複出現的）。這(zhe)個(ge)對(dui)於(yu)器(qi)件(jian)來(lai)說(shuo)的(de)話(hua)還(hai)包(bao)含(han)了(le)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)電(dian)氣(qi)間(jian)隙(xi)和(he)內(nei)部(bu)綁(bang)定(ding)線(xian)的(de)絕(jue)緣(yuan)考(kao)量(liang)。一(yi)般(ban)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)的(de)時(shi)候(hou)到(dao)底(di)需(xu)要(yao)多(duo)大(da)的(de)瞬(shun)態(tai)隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)，和(he)工(gong)作(zuo)的(de)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)以(yi)及(ji)使(shi)用(yong)工(gong)況(kuang)下(xia)的(de)過(guo)壓(ya)等(deng)級(ji)要(yao)求(qiu)有(you)關(guan)，可(ke)以(yi)參(can)考(kao)下(xia)麵(mian)這(zhe)個(ge)表(biao)格(ge)。舉(ju)個(ge)例(li)子(zi)

，係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)是(shi)600V的話，要滿足過壓等級Ⅲ的基本絕緣的話，瞬態隔離電壓就是6000V
；如果需要滿足過壓等級Ⅲ的加強絕緣的話，隻要選更高一檔就行，往下走往右走都可以
，也就是8000V，要注意的一點是不允許插值
，可以就高。比如碳化矽MOS使用在800V的母線電壓時
，我們要看1000V的那橫欄
，如果需要滿足等級Ⅱ的基本絕緣那麼選VIOTM達到6000V的就可以
，若要加強絕緣
，則VIOTM得達到8000V
；的
；而如果需要滿足等級Ⅲ的基本絕緣要達到8000V
，這時加強絕緣的話，VIOTM就需要達到12000V。英飛淩的驅動芯片1ED3321的VIOTM就是8000V，所以在符合等級Ⅱ過壓的應用裏，這顆器件滿足高達1000V的加強絕緣要求！

TDDB--隨時間變化的電介質擊穿現象

那麼這個事關人身安全的隔離電壓
，用久了會不會下降？我們怎麼評估它呢？在上麵我們有說過
，和之前的VDE0884-10不同，VDE0884-11標準裏還增加了關於絕緣介質壽命的測試模型。就是TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)測試。因為在實際使用，受絕緣材料、芯片本體尺寸及內部結構和長期使用溫度等影響
，器件能承受的電壓應力水平會隨著時間的增長有所降額。下圖就是最大工作電壓（也就是上麵提到的VIORM）和使用時間的關係圖。縱坐標是出現失效的運行時間，其中黑色的粗斜線代表故障率為1ppm限值，可以看出要符合1ppm的話，工作電壓越高
，出現失效的時間越短。

在這個標準裏用VIORM來作為壽命的評估點
，如果是加強絕緣需要1.5倍的裕量係數且滿足30年的壽命，而基本絕緣係數是1.2和24年。比如一個驅動芯片宣稱符合VDE0884-11標準的VIORM為1700V加強絕緣，就是在2550V的VREF下對應30niandeshouming。suoyishuozaishijishiyongzhong，ruguonindexitongkezhongfufengzhidianyagenggao，gelixingqudongxinpianyirannengtigongyidingdejueyuan，zhishishiyongshoumingshanghuiyouyingxiang。zaiyouxieyingyongli
，danggeliqudongzhiyaomanzugongnenggeliyaoqiushi，keyiyongzaigenggaodianya
，jutishiyongtiaojianqingyuqijiangongyingchangjiazixunqingkuang。

以英飛淩的隔離驅動芯片1ED3321為例
，符合VDE0884-11標準的各個電壓參數如下表。其實英飛淩所有符合VDE0884-11的驅動芯片產品通過的測試都是一樣的。

局部放電

另ling外wai，單dan純chun看kan能neng打da多duo少shao絕jue緣yuan電dian壓ya也ye是shi不bu夠gou的de。在zai高gao壓ya應ying用yong場chang合he，局ju部bu放fang電dian是shi發fa生sheng絕jue緣yuan擊ji穿chuan的de重zhong要yao原yuan因yin。在zai高gao壓ya強qiang場chang強qiang下xia
，如ru果guo絕jue緣yuan介jie質zhi不bu好hao比bi如ru有you些xie許xu空kong氣qi間jian隙xi，那na麼me在zai這zhe些xie薄bo弱ruo點dian會hui出chu現xian局ju部bu放fang電dian的de情qing況kuang

，使shi得de絕jue緣yuan強qiang度du很hen快kuai下xia降jiang，這zhe不bu是shi我wo們men想xiang要yao發fa生sheng得de事shi。而er局ju放fang測ce試shi正zheng是shi為wei了le檢jian驗yan絕jue緣yuan可ke靠kao性xing的de重zhong要yao手shou段duan之zhi一yi。由you於yu局ju部bu放fang電dian測ce量liang是shi非fei破po壞huai的de試shi驗yan，所suo以yi受shou到dao越yue來lai越yue多duo的de青qing睞lai。根gen據juVDE0884-11標biao準zhun的de要yao求qiu，凡fan是shi需xu要yao符fu合he各ge絕jue緣yuan要yao求qiu的de器qi件jian都dou會hui進jin行xing相xiang關guan的de絕jue緣yuan電dian壓ya和he局ju放fang測ce試shi用yong以yi篩shai選xuan合he格ge的de芯xin片pian。兩liang個ge測ce試shi被bei要yao求qiu合he在zai一yi起qi進jin行xing如ru下xia圖tu所suo示shi
，其qi中zhonga是型式試驗，b和c都是例行實驗，兩者取一
，英飛淩選用的是圖b測試方法對所有器件做絕緣保證。

還是以英飛淩的隔離驅動芯片1ED3321為例，規格書裏給出了局放測試電壓值如下

無論是相比以前的標準還是相比現行光耦驅動產品標準IEC60747-5
，VDE0884-11和相似的IEC60747-17都顯得更嚴苛
，特別是相對更高要求的局放測試
，有助於發現殘次品，以確保在出廠商用後的產品絕緣可靠。

結論 

總(zong)而(er)言(yan)之(zhi)，需(xu)不(bu)需(xu)要(yao)絕(jue)緣(yuan)，要(yao)基(ji)本(ben)絕(jue)緣(yuan)還(hai)是(shi)加(jia)強(qiang)絕(jue)緣(yuan)，需(xu)要(yao)多(duo)少(shao)伏(fu)電(dian)壓(ya)的(de)絕(jue)緣(yuan)能(neng)力(li)
，都(dou)是(shi)和(he)各(ge)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)相(xiang)關(guan)的(de)。您(nin)也(ye)可(ke)以(yi)把(ba)需(xu)求(qiu)告(gao)訴(su)器(qi)件(jian)供(gong)應(ying)商(shang)
，由(you)他(ta)們(men)幫(bang)助(zhu)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)
、符合一定標準的產品。

來源：英飛淩工業半導體，原創：鄭姿清
、王丹  

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