г. Киев, ул. Северо-Сырецкая 1-3
т. (044) 400-00-46 т/ф. (044) 594-26-75

Характеристики пробоя канал/канал в микросхемах изоляторов серии IL600

Application Bulletin AB-15

 

Традиционно для разделения каналов цифровых сигналов, когда требовались приложения подобные Программируемому Логическому Контроллеру (ПЛК; PLC), использовались оптические изоляторы.

К сожалению, оптоизоляторы ухудшают характеристики этих участков цепи из-за увеличения временных параметров, таких как Искажения Ширины Импульса (ИШИ; PWD), задержки распространения и искажения сигнала.

Цифровые изоляторы IsoLoop® IL600/IL600A предлагают превосходную канал/канал изоляцию с малыми или вообще отсутствующими временными искажениями.

Другие высокоскоростные многоканальные изоляторы нуждаются в раздельном питании по обе стороны изолирующего барьера, имеющем общую “землю”. Такая конструкция не может использоваться в случаях, когда перепад напряжения больше максимума питающего напряжения (обычно 7 вольт) в одном или нескольких каналах.

Канал/канал изоляторы серии IL600 возможны в двух- (IL611) и трех- (IL613) канальных версиях.

Максимальное допустимое напряжение между каналами зависит от расстояния между выводами в корпусе.

IL611 изготавливаются в 8-пиновом PDIP, 8-пиновом SOIC, и уникальном 8-пиновом MSOP варианте. IL613 - в 16-пиновом SOIC корпусе.

На схеме, приведенной на рис.1, пример демонстрации подключения канал/канал изолятора на входах ПЛК:

Рис. 1. Подключение изолятора ко входам ПЛК

Напряжения “вход-выход” изолятора

В любом изоляторе, максимально допустимая разница напряжений входа-выхода зависит от внутреннего расстояния между проводниками с разными потенциалами и вещества, заполняющего этот промежуток.

Нормы безопасности соответствующие IsoLoop изоляторам (UL1577 и IEC61010-2000), допускают максимальное напряжение 2300 V RMS, для MSOP корпуса

и 2500 VRMS, для PDIP и SOIC корпусов. Для соответствия стандартам безопасности устройство должно выдержать такое напряжение хотя бы одну минуту. Продолжительный перепад напряжения на корпусе ограничивается стандартом безопасности - 150 VRMS для MSOP и 0.15-дюйма SOIC корпусов, и 300 VRMS для 0.3-дюйма SOIC корпуса.

Разделяемое напряжение “канал/канал”

Разделяемое напряжение канал/канал не оговаривается стандартами безопасности, но, конечно, определяется и ограничивается расстоянием между неизолированными выводами входных каналов (или покрытых изоляцией). Для параллельных выводов (в данном случае, IC pins), закон Пашена устанавливает напряжение пробоя (Eb) в воздухе приблизительно равным 3 x 10 6    V/m.

Приведенные ниже расчеты показывают предположительно максимальный уровень напряжения постоянного тока между каналами микросхем изоляторов IL611 и IL613.

Анализ случая постоянного тока выбран для ссылки на функцию закона Пашена, приведенную ниже.

Закон Пашена позволяет подсчитать напряжение пробоя в воздухе, при условии, что мы знаем расстояние между выводами для каждого типа корпуса:

Vb = Eb x d

Где Vb- напряжение пробоя в корпусе,

Eb - напряжение пробоя в воздухе,

d - расстояние между выводами микросхемы (IC pins).

Для IsoLoop корпусов имеем:

MSOP (d = 0.1 mm)
Vb = Eb x d

= 3 x 106 x 10-4

= 300 V (см. прим. 1.)

SOIC (d = 0.5 mm)

Vb = Eb x d

= (3 x 106) x (5x10-4)

= 1500 V

PDIP (d = 0.65 mm)

Vb = Eb x d

= (3 x 106) x (6.5x10-4)

= 1950 V

 

Примечание 1.

Т.к. величина d меньше 0.1 mm, пробой имеет нелинейную зависимость от расстояния. Согласно функции Пашена (Рис. 2) минимальное напряжение пробоя Vb в воздухе для параллельных выводов равно приблизительно 370 V. Пробой между параллельными электродами в воздухе при напряжении меньше 300 V невозможен из-за нехватки энергии активации, необходимой для ионизации воздуха.

Рис. 2. Функция Пашена.

В таблице 1 приведены изолирующие характеристики для различных типов Изоляторов.

Функционирование микросхем на уровне или вблизи уровней напряжения пробоя не рекомендуется.

Максимально допустимое постоянное напряжение между соседними выводами микросхемы ( Vcmax) не должно превышать величин, приведенных в следующей таблице параметров.

 

Таблица 1. Сравнительная таблица высоковольтных параметров изоляторов.

VwI-O - максимальное напряжение вход/выход (полную информацию о квалификационных стандартах смотрите в спецификации серии IL600).

VbC-C - напряжение пробоя канал/канал.

VCmax - максимально допустимое постоянное напряжение канал/канал (между соседними выводами).

Схематично вышеуказанные параметры приведены на рис. 3:

Рис 3.