導讀：許多應用要求隔離危險電壓，以符合國際安全標準的要求。為了確保設備和操作人員的安全，這些標準往往要求隔離元件（如數字隔離器或光耦合器）能承受10 kV（峰值）以上的高壓浪涌。因此，測試隔離器浪涌性能是開發安全、可靠器件的必要環節。
國際電工委員會(IEC)和VDE (Verband der Elektrotechnik)兩個組織出版的標準就隔離技術在醫療、工業、消費以及汽車等系統中的系統級和元件級應用進行了規定。為了確保在出現高壓浪涌時人員和設備的安全，這些標準根據具體應用所需要的隔離等級規定了不同的浪涌額定值。
共有三類常見的隔離等級：功能隔離、基本隔離和增強隔離。功能隔離僅有少量安全要求，因為它一般只用于要求隔離接地基準電壓的場合，以保證電路能正常工作。可見，安全性和浪涌性能并不是功能隔離的主要考慮因素。
然而，安全性卻是基本隔離和增強隔離的主要考慮因素，因此，浪涌電平是確定隔離質量的關鍵。基本隔離可以保護終端設備用戶，使其免受電擊，增強隔離是一種單獨的隔離系統，其提供的保護能力相當于兩個冗余的單個或基本隔離系統。
醫療和工業應用一般要求增強隔離，以保護病人和終端用戶，使其免受致命性電擊的影響。VDE針對數字隔離器的增強隔離標準是VDE 0884-10，規定最小浪涌電壓(VIOSM)額定值為10 kV，同時對工作電壓(VIORM)和耐受電壓(VISO)作出了規定。
數字隔離器的浪涌電壓額定值規定的是在經受連續短暫高壓脈沖之后的抗沖擊能力。圖1所示為符合IEC 61000-4-5的浪涌波形的時序特性。
圖1 浪涌電壓波形
測試時，把設備放在一個測試板上，使隔離柵兩端的所有引腳短路（見圖2）。將一個高壓脈沖發生器通過一個1000 /1000 pF網絡連接到隔離柵的一端。發生器回路連接到隔離柵另一端。將一個100 k、2.5 W的電阻跨接于隔離柵上，以便施加各個脈沖之后使電路放電。用一個帶1000:1高壓探頭的示波器監控脈沖。將放電槍設置為測試計劃規定的最低電壓，示波器設為單次觸發。在該電壓電平下施加10個脈沖，并用示波器對各個脈沖進行監控。通過驟降脈沖幅度（在不到50 s的時間內下降到50%）可發現隔離柵中的缺口。如果部件可以承受10個脈沖，則提高放電槍電壓，再施加10個脈沖。持續進行，直到隔離柵發生故障為止，或者直到達到最大測試電壓為止。
圖2 浪涌測試設置
能否通過該測試主要取決于隔離厚度（亦稱為隔離距離，縮寫為DTI）以及隔離材料的質量。應用的電場往往在絕緣體內部的缺陷點聚集，因此，較低的缺陷密度一般會帶來較高的擊穿額定值。較厚的材料對擊穿的抗擊能力更強，因為場強與絕緣體任一端的導體之間的距離成反比。
光耦合器一般可以通過10 kV浪涌測試，因為絕緣體很厚（典型值為400 m），因而可以降低絕緣質量對擊穿特性的影響。簡單而言，絕緣層很厚，因此不需優質材料也可通過10 kV測試。基于變壓器的隔離器采用一種優質的20 m至32 m聚酰亞胺層，存放于潔凈的室內環境中。由于這種材料的缺陷水平遠遠低于光耦合器中使用的注射成型環氧樹脂，因此，厚度薄得多的絕緣層也可達到10 kV的要求。電容性隔離器同樣采用優質絕緣層，這里是在晶圓制造過程中沉淀的二氧化硅(SiO2)。二氧化硅具有較高的介電強度，但一般情況下，如果不在薄膜中造成機械應力，則無法沉淀得很厚。較厚的SiO2同時也可降低電容，這又會導致隔離柵耦合效率的下降。為此，電容性隔離器一般不能通過10 kV浪涌測試，因此，無法通過VDE的增強隔離認證。
在需要對人員和設備進行保護的增強隔離應用中，需要實現10 kV浪涌保護。浪涌測試是確定隔離元件在此類應用中的安全等級的關鍵步驟。
