Neue VDE-Norm Digitalisolation entwickelt sich zur richtungsweisenden Lösung

Die neue Norm VDE 0884-10 Ausgabe 2 nimmt die Optokoppler-Norm als Grundlage und ergänzt sie durch weitergehende Forderungen, bei denen die Arbeitsspannung nach der wissenschaftlichen Lebensdauerschätzung anhand der TDDB-Analyse definiert wird.

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Mehr als zwanzig Jahre lang galt eine Optokoppler-Norm für die Isolation in nahezu allen Anwendungen und Anlagen, die eine sichere Trennung elektrischer Schaltungen von Hochspannungs-Ereignissen erfordern. Grundlage hierfür waren die 1987 fertiggestellte deutsche VDE-Norm 0884 und die bald darauf folgende internationale Norm IEC 60747-5.

Die Norm erfuhr im Laufe der Jahre mehrere Änderungen und Verbesserungen bis hin zur aktuell gültigen, 2013 veröffentlichten Fassung IEC 60747-5-5 (VDE 0884-5). Dieser Standard, der als eine der erfolgreichsten Bauelemente-Normen weltweit gilt, gab Systemingenieuren das gewünschte Maß an Vertrauen in die Isolationsfähigkeit der zu entwickelnden Schaltung.

Im Zuge der technischen Entwicklung wurden vor etwa 10 Jahren neuere Methoden für eine verlässliche galvanische Isolation entwickelt, um höhere Datenraten zu erzielen und auch die Stromversorgung galvanisch zu isolieren. Kapazitiv und später auch magnetisch gekoppelte Schaltungen konnten nun in Chipgehäuse integriert werden. Die elektrische Geschwindigkeit und die Timing-Performance dieser Digitalisolatoren ließ sich damit über die Fähigkeiten der auf dem Markt angebotenen Optokoppler hinaus steigern.

Abgesehen von den technischen Schwierigkeiten und Herausforderungen, die sich in den Anfangstagen dieser neuen Technik ergaben, bleibt eine entscheidende, bisher unerfüllte Forderung bestehen, obwohl die kapazitiven und magnetischen Koppler inzwischen einen großen und weiter wachsenden Marktanteil erobert haben: es fehlt an einer weltweit geltenden Norm für magnetische und kapazitive Koppler.

Eine neue Norm für magnetische und kapazitive Koppler

2003 wurde in der DKE, der Deutschen Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im VDE, der Startschuss für die Arbeit an einer eigenen Norm für magnetische und kapazitive Koppler gestartet. Diese führte im Jahr 2006 zur ersten Ausgabe der VDE 0884-10. Im Jahr 2011 scheiterte der Versuch, mit der Arbeit an der entsprechenden internationalen Norm IEC 60747-17 zu beginnen, weil die Beteiligung nicht die nötige kritische Masse erreichte. Seinerzeit waren vier Experten aus vier verschiedenen Ländern erforderlich.

Im Sommer 2014 wurde in Deutschland die Arbeit an der zweiten Ausgabe der VDE 0884-10 abgeschlossen, die entscheidende Verbesserungen gegenüber der ersten Ausgabe und der aktuellen Optokoppler-Norm enthält (Details folgen weiter unten). Diese zweite Ausgabe wurde kürzlich bei der International Electronic Commission (IEC) als Vorschlag für ein neues Arbeitsobjekt eingereicht, das – sofern genügend Experten nominiert werden – während der IEC-Generalversammlung im November 2014 angenommen werden wird.

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