浅析数字电容隔离器的磁场抗扰度

通过将下列数值插入方程式8中，推导出表 1 所列磁通密度的频变值：

VID =10 mV（接收机输入阈值的大小）
R′1 × C′1 = 25 ps（有效时间常数）
A = 944 × 10–9 m2（有效环路面积）
f = 1 kHz to 100 MHz（相关频率范围）

表1 距离电容隔离器0.1m的导体的电流值和磁场值


利用方程式2和3还得到EMF、磁场强度 (H) 以及导体（此处假设将来的隔离器为0.1m）的相应电流 (I)。

由表1所列的一些极高值，清楚地表明 5 兆安低频电流和100MHz下500A电流都不能让这种隔离器停止正常工作。出现这种几乎无限MFI的原因是隔离电容的位置。如果这些电容位于发送器芯片上，则任何接合线中产生的EMF都能够影响到未受干扰的接收机输入。

很明显，这种高MFI值不可能进行实际的测试。电容隔离器的产品说明书说明了仅1000 A/m 的适度值作为实际测试用。然而，无屏蔽电容隔离器可以轻松通过IEC61000-4-8和IEC61000-4-9标准的5级MFI要求。这些标准分别描述了高达100 A/m电源频率电磁场以及1000 A/m脉冲电磁场的应用。5级规定了许多导体、总线或者中高压线路的恶劣工业环境，它们都携带有数万安的电流。另外还包括许多携带全部雷电电流的雷电保护系统和高层建筑结构（例如：电缆塔等）的接地导体。重型工业厂房和电站的室外配电装置也是这种环境的代表。

图6将电容隔离器的计算得MFI阈值同IEC 61000-4-8和IEC 61000-4-9的5级（最高）测试水平进行了对比。


图6 MFI测试阈值

结论

超出电容隔离器差动电路噪声预算的磁耦合要求1MHz下大于11.7 V•s/m2（117千高斯） 的磁通量密度。这需要在一个距离器件0.1m的导体中有超过5百万安的电流才能产生这样一个磁场。在自然界或者任何制造设备中这都是不可能存在的。如果的确存在，那么设计人员便可做以下情况假设：在隔离层失效以前，周围的电路便都已失效。