【導讀】近年來(lái)，數字隔離芯片在工業(yè)、醫療、汽車(chē)等領(lǐng)域越來(lái)越多的被工程師所信賴(lài)。數字隔離芯片因為體積小，集成度高，功耗低，通訊速度高等顯著(zhù)的特點(diǎn)，正在逐步替代傳統的光耦器件。數字隔離芯片是系統中涉及到高壓安全的核心器件，因此出廠(chǎng)的時(shí)候需要經(jīng)過(guò)嚴格篩選。
UL1577安規標準中明確規定，產(chǎn)品出廠(chǎng)的時(shí)候必須要進(jìn)行產(chǎn)品規格所對應的絕緣耐壓條件下60s或是1.2倍絕緣耐壓條件下1s的測試，通過(guò)高壓測試的產(chǎn)品才可以出廠(chǎng)。以隔離強度為3000Vrms的產(chǎn)品為例，其在出廠(chǎng)時(shí)需要進(jìn)行在3000Vrms、頻率為60Hz交流電壓下承受60s或是在3600Vrms、頻率為60Hz的交流電壓下承受1s的高壓測試，通過(guò)后才可以出廠(chǎng)。
UL1577規定的高壓測試的檢測方法是檢測絕緣層的漏電流。如果數字隔離芯片的絕緣層耐壓能夠承受測試高壓，那么檢測到的絕緣層的漏電流會(huì )比較小，這個(gè)數值通常是uA級別，這是因為施加的是低頻的交流高壓，只要隔離兩側存在一定的寄生電容，就會(huì )有交流漏電流存在。但是如果數字隔離芯片的絕緣層耐壓不能夠承受對應的高壓，那么絕緣層就會(huì )因為高壓而產(chǎn)生不可控制的漏電流，最后導致隔離帶受損。
通常數字隔離芯片的絕緣層在生產(chǎn)制造的時(shí)候有較高的環(huán)境潔凈度要求，不能有氣泡或是空隙的存在，這樣才能保證良好的絕緣效果和較長(cháng)的絕緣壽命。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，難以確保所有芯片100%的保證絕緣層沒(méi)有氣泡或者是空隙，而這些空隙或者氣泡的存在會(huì )導致絕緣性能下降，但是這些空隙或氣泡并不能通過(guò)檢測高壓漏電流的方法檢測出來(lái)。當高壓加在絕緣介質(zhì)兩端，因為這些氣泡或空隙的存在，會(huì )產(chǎn)生局部放電（Partial Discharge），輕微的局部放電對電力設備絕緣的影響較小，絕緣強度的下降較慢；而強烈的局部放電，則會(huì )使絕緣強度很快下降。這是使高壓電力設備絕緣損壞的一個(gè)重要因素。局部放電會(huì )伴隨產(chǎn)生電脈沖、超聲波、電磁輻射、光、化學(xué)反應，并引起局部發(fā)熱等現象，是電器元件老化的預兆。局部放電檢測的施加電壓不是絕緣耐壓值，而是加在絕緣層上的工作電壓，因為只有工作電壓才是長(cháng)期作用在絕緣層上的，并且可能會(huì )引起不良品反復的充放電，最終導致絕緣層過(guò)早地失效。因此，VDE0884-10安規規定在產(chǎn)品出廠(chǎng)測試時(shí)，除了高壓漏電流測試外，還需要進(jìn)行局部放電檢測。局部放電檢測的測試電壓是峰值工作電壓的1.875倍，測試時(shí)間為1s，檢測結果的目標值是漏電荷的大小。
圖1. 局部放電測試電路
蘇州納芯微電子股份有限公司的數字隔離芯片NSi81xx系列的所有產(chǎn)品嚴格按照安規要求進(jìn)行出廠(chǎng)測試。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的可靠性，NSi81xx系列數字隔離芯片出廠(chǎng)的FT測試在常規低壓性能測試的基礎上增加了高壓絕緣測試，其中包括了絕緣耐壓測試和局部放電測試兩部分，這為納芯微數字隔離芯片的高可靠性提供了堅實(shí)的保障。
納芯微電子為了保證出廠(chǎng)的數字隔離芯片的可靠性，探索建立了一套有效可靠的高壓測試系統，特別是局部放電測試系統，該系統不僅需要專(zhuān)用的檢測儀器，還需要對自動(dòng)測試的handler進(jìn)行特殊改造，目前該套數字隔離芯片的高壓測試系統已得到了國內外安規機構的認可。
圖2. 數字隔離芯片出廠(chǎng)FT高壓絕緣測試波形
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