集成隔離產品以防范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）的一個重要方面，是選擇電流隔離器件的關鍵考慮因素。 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。在最終用戶的典型操作應用環境中，帶電人體通過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生產和組裝的受控環境中通過皮膚向組件IC放電。人體模型ESD認證要求的電壓較低，故障類型是硬泄漏或物理損壞。

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。這一變化致力于滿足更多醫療設備在醫院外及非受控環境中使用這一趨勢的要求，這一新趨勢使醫療設備可能經歷更嚴重的電磁噪聲。

在整個電氣隔離系統中，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會穿過光耦的絕緣屏障。觀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性能沒有下降。見圖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性能沒有下降。見圖4。

圖4：隔離器ACML-7410 DUT

各電流隔離產品在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出現性能下降，并且在測試后仍能正常工作。其它器件會出現功能失效，甚至可能因器件發熱嚴重而永.久損壞。在ESD抗擾度的系統設計中選擇真正抗造的隔離產品非常重要。