JAJU825C december   2022  – june 2023

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 絶縁監視
    2. 1.2 寄生絶縁容量の影響
    3. 1.3 産業用低電圧配電システムの IEC 61557-8 標準
    4. 1.4 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 主な使用製品
      1. 2.2.1 TPSI2140
      2. 2.2.2 AMC3330
      3. 2.2.3 TPS7A24
      4. 2.2.4 REF2033
      5. 2.2.5 TLV6001
    3. 2.3 設計上の考慮事項
      1. 2.3.1 抵抗式ブリッジ
      2. 2.3.2 絶縁型アナログ・シグナル・チェーン
        1. 2.3.2.1 差動→シングルエンド変換
        2. 2.3.2.2 高電圧測定
        3. 2.3.2.3 シグナル・チェーン・エラー解析
      3. 2.3.3 PE 喪失検出
      4. 2.3.4 AC ラインの絶縁監視
      5. 2.3.5 PCB レイアウトに関する推奨事項
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 ハードウェア要件
      1. 3.1.1 コネクタ
      2. 3.1.2 デフォルトのジャンパ設定
      3. 3.1.3 前提条件
    2. 3.2 ソフトウェア要件
    3. 3.3 ソフトウェア
    4. 3.4 テスト構成
    5. 3.5 テスト結果
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 設計ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 BOM
    2. 4.2 ドキュメントのサポート
    3. 4.3 サポート・リソース
    4. 4.4 商標
  11. 5著者について
  12. 6Revision History

1.2 寄生絶縁容量の影響

接地されていない配電システムでは、絶縁バリアが保護用アースに大電流が流れるのを防止することで、低電圧側に配置されているユーザーと部品を保護します。絶縁バリアは抵抗性の性質を持つことが期待されます。ただし、不適切なアース接続や湿度などの要因によっては、システムのアースに対する絶縁容量が増加する可能性があります。


GUID-20210809-SS0I-BRJD-H98Q-BVT2D3TZPDL5-low.svg

図 1-7 絶縁バリア容量が絶縁監視デバイスに及ぼす影響

このシステムでは、絶縁バリアが正常に動作している場合や非対称の障害が発生している場合、アースに対するこの静的キャパシタンスは、抵抗性分岐がスイッチインされたときに、絶縁電圧のセトリング時間が強制的に遅延します。抵抗性分岐がスイッチインされた後、かつ絶縁電圧の測定が完了する前に、待機時間が必要です。これにより、絶縁容量の大きいシステムで全体の測定速度が低下します。結果生じる RC 回路の時定数を式 15 に示し、RisoN が小さく、RisoP が高いと仮定しています。

式 15. τ=(RisoP//RstP)×CisoP 

たとえば、このデザインの 400V バージョンで観測された 10nF の絶縁容量と 68.1kΩ の RstP の場合、10MΩ の RisoP では 676μs の時定数が得られます。スイッチの閉回路から測定開始までの遅延は、最終値の 95% まで電圧を安定させるために、少なくとも 3τ とすることを推奨します。

スイッチイン抵抗性分岐を経由して絶縁バリアの両端で大電流を供給できるため、セトリング・タイムを短縮できます。スイッチイン分岐 Ist を経由した電流は、式 15 を使用して計算できます。

式 16. I st = V Bus ( R stP +   R inAMC )

したがって、抵抗性デバイダ分岐を設計する際には、許容最大電流を考慮しながら、より高速なセトリング時間と消費電力の間のトレードオフを考慮してください。このリファレンス・デザインの実装の詳細については、セクション 2.3 を参照してください。