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» 2015年02月01日 00時00分 UPDATE

2016年から規制改訂に対応できる!:沿面距離/空間距離14.2mm 高電圧アプリケーション向けフォトカプラ

「ACNTファミリ」のフォトカプラは、高電圧アプリケーション向けに14.2mmの沿面距離と空間距離を持つ。2016年にも予定されるより厳しい規制基準「IEC 61800-5-1」への移行後にも対応する最新フォトカプラとなっている。

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はじめに

tt20150201Avago00P.jpg フォトカプラ「ACNTファミリ」

 「ACNTファミリ」のフォトカプラは、高電圧アプリケーション向けに14.2mmの沿面距離と空間距離を提供します。これらのフォトカプラは、幅広の小型ストレッチSO-8パッケージで2262VPEAKの絶縁電圧定格を達成します。高電圧環境やノイズの多い環境における幅広い分離ソリューションの要求に応えるため、ACNTファミリは、IGBTを駆動する高性能ゲート駆動フォトカプラ「ACNT-H313」、システム制御/データ通信信号分離用の低消費電力10MBdデジタル・フォトカプラ「ACNT-H61L」、および電流/電圧検出アプリケーション向けの高リニアリティをもったアイソレーション・アンプ「ACNT-H790」の3つの製品で構成されています。

沿面距離と空間距離の要件

 今日の高電圧電源システムには、最適な電力効率を維持しながら銅配線コストを最小にするため、十分に絶縁され耐雑音性の大きい信号に対応できるチップレベルの部品が必要です。駆動システムで、690VACの線間電圧を使用する利点は、電流を増やすことなく電力を大きくとれることです。銅損を減らせるため、電力効率を向上できます。これにより、ケーブル・サイズ、変圧器サイズ、および取付けコストの点でシステム全体のコストが節約できます。

 設計エンジニアは、駆動回路の動作電圧の沿面距離要件を決定する際、可変速電力駆動システム安全要求事項IEC 61800-5-1(参考IEC 60664-1)に従って、絶縁タイプ(基礎または強化絶縁)、汚染度、絶縁材料群などのいくつかの因子を考慮しなければなりません。インパルス電圧、動作電圧および高さの因子は、増倍率と空間距離の要件を規定します。

表1 幅広の沿面距離と空間距離を要求する市場区分の傾向
市場 バス電圧 沿面距離と
空間距離*)
690VAC駆動 1200V >12mm
風力インバータ 1200V 12mm
医療(480VAC 1200V >12mm
集中インバータ 1700V >14mm
太陽光インバータ
(マルチレベル SiC)
1000V 8mm
*)動作電圧、絶縁タイプ、汚染度、絶縁材群などの因子に依存します。

 表1は、さまざまな市場区分ごとに、所定のバス電圧と動作電圧に必要な沿面距離と空間距離を示したものです。例えば、DCバス電圧1200V、汚染度2および絶縁材群IIIで動作電圧630VACの駆動システムには、強化絶縁に最小12.6mmの沿面距離が必要です。規制基準が改訂されると、フォトカプラの需要が広がる可能性があります。例えば、2016年から国際規格団体ULおよびIECの協調がUL508CからIEC 61800-5-1に移行すると、新しい駆動モデルでは同じ定格仕様であっても沿面距離と空間距離要件が厳しくなります。ACNTファミリは、この改正と導入に十分に適合します。

沿面距離と空間距離だけではない

 医療機器の市場では、適切な分離ソリューションを選択するあたって、絶縁電圧または過渡過電圧機能が高いことが重要になります。新しい第4版医療規格IEC 60601-1-2では、直接患者またはユーザー接点を備えた検出回路と患者監視装置の制御MCUボード(図1)との間に、より高いレベルの8kV接点と15kVエアが必要です。ACNTファミリのフォトカプラは沿面距離・空間距離14.2mmの小型パッケージで、内部空間距離0.5mm、高い過渡電圧12kVの要件を満たします。この幅広のパッケージが、絶縁ギャップおよびアーク放電からの保護を改善します。

tt20150201Avago001.jpg 図1 患者監視装置で使用されるACNT-H61L

 アバゴ・テクノロジーのACNTファミリは、図2に示すようなモータ制御システムの完全分離ソリューションを提供します。低電圧の「ブレイン」またはMCUと高電圧電力回路を分離するため、2.5Aゲート・ドライバACNT-H313は、2000VCMで40kV/μsの優れた同相除去性能を備えパワーIGBTおよびMOSFETを駆動するのに最適です。分離されたモータ相電流/電圧測定のため、ACNT-H790アイソレーション・アンプは、優れたリニアリティ、SNR60dBの動的性能と±3%のゲイン精度を提供します。その200kHzの帯域幅と1.6μsの高速応答時間の仕様により、短絡回路や過負荷条件で過渡現象を取得することができます。データ・バス通信信号分離または低電圧制御と高電圧電力(例えば、HVICまたはIPM)間の絶縁用に、ACNT-H61Lデジタル10MBdフォトカプラは、業界で最も消費電力が低い(20mW未満)沿面・空間距離14.2mmのフォトカプラを提供します。

tt20150201Avago002.jpg 図2 モータ制御システムにおける完全分離ソリューション
ACNTファミリ・フォトカプラのセールスポイント
スペック要件 詳細
VIORM=2262VPEAK
VISO=7500VRMS
14.2mmの沿面/空間距離で業界初の高絶縁電圧2262VPEAKのフォトカプラ
頑強、高信頼性およびフェールセーフ強化絶縁用に認定された高絶縁電圧
14.2mmの沿面距離と空間距離 厳しいシステム/機器規定要件に適合
低消費電力 <20mW 14.2mmの沿面/空間距離を備えた業界で最も消費電力の低い10MBdフォトカプラ
高効率(ACNT-H61L)
高い雑音余裕度
CMR(40kV@VCM=2,000V)
ノイズの多い環境でIGBT誤駆動の防止(ACNT-H313)
低いゲイン温度ドリフト
−50ppm/℃、
0.05%のリニアリティ
最新のシグマデルタA/D変調技術と精度を高める全差動信号分離(ACNT-H790)

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提供:アバゴ・テクノロジー株式会社
アイティメディア営業企画/制作:EE Times Japan 編集部/掲載内容有効期限:2015年2月28日

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