Требования к конструкции оптического изолятора с точки зрения электробезопасности
Говоря о конструктивных требованиях безопасности, следует учитывать два основных аспекта: внутренняя структура изолятора и внешние параметры компонента.
Внутренняя структура изолятора
Сначала необходимо определить область использования, а также необходимый уровень изоляции (базовая или усиленная):
- Базовая изоляция подразумевает обеспечение работы и функционала устройства при нормальных условиях. Данная изоляция не обеспечивает должного уровня защиты от поражения электрическим током
- Усиленная изоляция используется в тех случаях, когда в устройстве требуется наличие защиты от поражения электрическим током. Термин «усиленная» также иногда заменяется термином «двойная» изоляция
Двойная изоляция буквально означает способность поддерживать безопасную работу устройства при увеличении прикладываемого напряжения в 2 раза от номинального значения.
Физический способ достижения данного уровня изоляции также может носить буквальный характер: использование двух отдельных слоев изоляции, каждый из которых способен удерживать уровень номинального напряжения. Тем не менее, в некоторых случаях усиленная изоляция достигается и при использовании только одного слоя изоляции (зависит от используемого материала).
- Требования к изоляционным барьерам могут варьироваться в зависимости от нормативных стандартов.
К примеру, если в качестве стандарта конечного оборудования используется IEC60950, то для обеспечения двойной или усиленной изоляции считается достаточным толщина изоляционного барьера от 0.4 мм и более
Помимо толщины барьера, также важно качество и структура материала, например, толстая полиимидная пленка может считаться твердым изоляционным материалом, а отдельные слои полиимида в виде покрытия на подобии эмали уже нет.
Внешние параметры компонента
Требования к внешним параметрам компонента также важны для обеспечения безопасности. Двумя ключевыми критериями оценки в этом отношении являются диэлектрический зазор (clearance) и минимальный путь утечки по поверхности изолятора (creepage distances):
Clearance
Clearance – это диэлектрический зазор, кратчайшее расстояние между входными и выходными клеммами микросхемы. Значение данного параметра должно быть достаточным, чтобы на контактах микросхемы не возникало электрического пробоя.
Величина напряжения пробоя зависит от внешних факторов, таких как высота над уровнем моря и влажность. Вероятность пробоя возрастает при использовании компонента на большой высоте с низким значением влажности воздуха.
Требования к физическим параметрам микросхемы для предотвращения пробоя определены в специальных стандартах, например, IEC60664.
В данном стандарте приведены рекомендуемые параметры компонента для предотвращения возникновения пробоя при различных условиях эксплуатации.
- Данные значения основаны на эмпирических измерениях и феноменологическом понимании процесса пробоя изолятора.
- Для соответствия требованиям усиленной изоляции величина расстояния между контактами умножается на коэффициент безопасности, по умолчанию равный 2.
Помимо конструкции самой микросхемы, также необходимо учитывать расстояние между контактами после установки на печатной плате в конечном устройстве, а также соблюдать осторожность, чтобы не изменить геометрию расстояния до критического значения во время пайки или сборки.
Путь утечки (creepage distances)
Другим важным внешним параметром является путь утечки по поверхности изолятора – кратчайшее расстояние меду контактами по корпусу компонента.
Причина, по которой данный параметр является важным, заключается в том, что в некоторых случаях проводящая дорожка может начать формироваться на поверхности изолятора.
Факторами, способными повлиять на данный процесс являются внешнее загрязнение (пыль или влага), а также категория и склонность материала корпуса к подобным видам загрязнения. Требования к пути утечки по поверхности изолятора описаны в стандарте IEC60664.
Вопросы по выбору оптического изоляторы вы можете задать инженеру, эксперту по силовой электроники, Дмитрию Антонову:
