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Neue VDE-Norm

Digitalisolation entwickelt sich zur richtungsweisenden Lösung

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Anbieter zum Thema

SAB Bröckskes GmbH & Co KG
CSA Group Bayern GmbH
ET System electronic GmbH
Texas Instruments Deutschland GmbH

Ein paar Worte zur maximalen Ausfallrate

Laut VDE 0884-10 Ausgabe 2 darf die Ausfallrate für eine verstärkte Isolationsbarriere nicht höher als 1 ppm sein. Dies gewährleistet von Anfang an ein sehr hohes Qualitätsniveau. Die Anforderungen an die Basisisolation sind dagegen völlig anders und verlangen eine Ausfallrate der Isolationsbarriere unter 1.000 ppm.

Dies mag für die Basisisolation hoch erscheinen, denn schon eine Lieferperformance über 300 ppm würde als katastrophaler Ausfall betrachtet und hätte einen sofortigen Stopp der Fertigung zur Folge. Allerdings muss die in der VDE 0884-10 Ausgabe 2 niedergelegte Forderung von 1.000 ppm auf die gesamte Nenn-Lebensdauer von 26 Jahren (20 Jahre mal 1,3) bei maximaler Arbeitsspannung und Worst-Case-Temperatur umgelegt werden.

Legt man eine lineare Verteilung von 1.000 ppm auf 26 Jahre zugrunde, erhält man ca. 38 ppm. Hinzu kommt, dass die Ausfallrate über die Zeit nicht konstant ist, sondern sich gegen Ende der Lebenszeit erhöht. Die effektive Ausfallrate während der zu erwartenden Betriebszeit wird bei Basisisolationen somit selbst unter Worst-Case-Bedingungen deutlich unter 38 ppm liegen.

Wendet man diese Vorgehensweise auch bei der Ausfallraten-Forderung für verstärkte Isolatoren (< 1 ppm) an, kommt man deutlich unter die besten Ausfallraten, die man auf dem Markt bekommen kann. Systemingenieure können somit höchstes Vertrauen in diese Verfahrensweise haben.

Arbeit an der internationalen Version beginnt zur IEC-Konferenz

Optokoppler besaßen in industriellen Anwendungen jahrzehntelang eine solide Position. Für diese Bauteile mussten dabei nicht einmal belastbare Lebensdauer-Angaben für die Isolationsbarriere vorliegen. Dieser Erfolg gründete auf einer sorgfältig ausgearbeiteten Norm, nach der diese Bauelemente in der Vergangenheit hergestellt wurden.

Die neue Norm VDE 0884-10 Ausgabe 2 nimmt die Optokoppler-Norm als Grundlage, ergänzt sie aber durch weitergehende Forderungen, bei denen die Arbeitsspannung nach der wissenschaftlichen Lebensdauerschätzung anhand der TDDB-Analyse definiert wird. Die Arbeit an der internationalen Version dieser Norm dürfte anlässlich der IEC-Konferenz im November 2014 beginnen, jedoch dürfte bis zu ihrem Abschluss noch einige Zeit vergehen.

Dies sollte für Designer industrieller Systeme jedoch kein Problem sein, denn die VDE 0884-10 Ausgabe 2 greift sämtliche Anforderungen der Optokoppler-Norm auf und ergänzt diese durch eine Reihe entscheidender Extras. Sie ist damit wirklich richtungsweisend.

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Autoren, Referenzen und nützliche Download-Links

Werner Berns ist bei Texas Instruments als Repräsentant für internationale Normungsangelegenheiten tätig. Er bildet damit die wichtigste Schnittstelle zu mehreren Normungsgremien und gehört außerdem als aktives Mitglied mehreren Arbeitsgruppen von IEC, ISO, DKE, DIN und PNO an. Berns erwarb sein Ingenieurdiplom an der Fachhochschule Münster/Steinfurt. Fragen zu diesem Artikel richten Sie bitte an Werner Berns:ti_wernerberns@list.ti.com.

Kannan Soundarapandian arbeitet als Product Line Manager in der Isolation Group der Interface Products Business Unit von Texas Instruments. Er verfügt über mehr als zehn Jahre Berufserfahrung als Design Manager, System- und Applikationsmanager sowie leitender Designer mit der Spezialisierung auf hochintegrierte Mixed-Signal-Bremssteuergeräte für den Automotive-Markt. Zusätzlich besitzt er Fachwissen in der Signalverarbeitung und Leistungselektronik. Soundarapandian erwarb ein MSEE-Diplom an der Oregon State University und ein BSEE-Diplom an der Annamalai University in Indien.

Die beiden Autoren empfehlen folgende Referenzen und Downloads:

  • Anant S. Kamath und Kannan Soundarapandian, High-voltage reinforced isolation: Definitions and test methodologies, Whitepaper (slyy063), Texas Instruments, November 2014

* Werner Berns ist International Standardization Affairs Representative bei Texas Instruments. Kannan Soundarapandian arbeitet als Product Line Manager, Isolation, Interface Group bei Texas Instruments.

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