JAJY123A January   2021  – June 2022 AMC1300 , AMC1302 , AMC1302-Q1 , AMC1305M25-Q1 , AMC1306M25 , AMC1311 , AMC1311-Q1 , AMC1336 , AMC1336-Q1 , AMC1350 , AMC1411 , AMC3301 , AMC3301-Q1 , AMC3330 , AMC3330-Q1 , AMC3336 , AMC3336-Q1 , ISOW1044 , ISOW1412 , ISOW7741 , ISOW7840 , ISOW7841 , ISOW7841A-Q1 , ISOW7842 , ISOW7843 , ISOW7844 , UCC12040 , UCC12041-Q1 , UCC12050 , UCC12051-Q1 , UCC14240-Q1 , UCC21222-Q1 , UCC21530-Q1 , UCC21540 , UCC21710-Q1 , UCC21750-Q1 , UCC23513 , UCC25800-Q1 , UCC5870-Q1

 

  1.   概要
  2.   Authors
  3.   3
  4.   ガルバニック絶縁とは
  5.   高電圧ガルバニック絶縁に関する注意事項
  6.   絶縁方法
    1.     光絶縁
    2.     容量式絶縁
    3.     磁気式絶縁
    4.     ソリューションのサイズとコストを削減しながら絶縁の要求を確実に実現
    5.     EV アプリケーション
    6.     グリッド・インフラストラクチャ・アプリケーション
    7.     ファクトリ・オートメーション・アプリケーション
    8.     モーター・ドライブ・アプリケーション
  7.   まとめ
  8.   その他の資料

グリッド・インフラストラクチャ・アプリケーション

ソーラー・エネルギー機器と EV チャージャは、200V~1,500V またはそれ以上の電圧を使う場合があります。絶縁材は、これらの高電圧端子が誤って保護グランドに接続されることを防止するのに役立ちます。これらの絶縁材が劣化し始め、露出するリスクが増えると、大電流障害、爆発、装置と財産への損傷、死亡事故の可能性が生じます。

図 11 に、グリッド・インフラ・アプリケーションの絶縁抵抗監視のために、TPSI2140-Q1 絶縁型スイッチと AMC3330 高精度絶縁型アンプを使って設計された高電圧の EV (電気自動車) 充電とソーラー・エネルギー分野の絶縁監視に適した AFE (アナログ・フロント・エンド) のリファレンス・デザインを示します。このソリッドステート・リレー・ソリューションには可動部品がないため、数十年にわたって高頻度で測定でき、性能は低下しません。これらのデバイスは最大 125℃の高温で動作するように設計されています。一方、フォトリレーなどの代替技術は通常最大 105℃で動作するように設計されています。これらのデバイス内では絶縁バリア越しに電力と信号の両方を伝送できるため、2 次側バイアス電源は不要です。これらのデバイスは、薄型のスモール・アウトライン IC パッケージで供給されるため、フォトリレーまたは機械式リレーを使ったソリューションよりも、ソリューションのサイズを 50% 縮小できます。温度範囲全体で精度を維持できるため、絶縁材の磨耗を検出および監視し、対応する警告またはフォルトを発行できます。

ソーラー・ストリング・インバータと DC 高速充電器は高電圧 DC/AC および AC/DC 電力変換を内蔵しています。太陽光発電パネルの出力は最大 1,500V に達する可能性があり、DC 高速充電器の出力は、EV バッテリ・パックの種類によっては、最大 1,000V に達する可能性があります。安全上の理由から、どちらのシステムもガルバニック絶縁を必要とします。

電力変換システムに電圧および電流制御ループを実装するには、マイコンでは絶縁された高速かつ高精度の電圧および電流測定値を必要とします。AMC3302 絶縁型アンプと AMC3306M05 絶縁型 ADC はどちらも、電力損失を小さく保ち測定分解能を高く維持できるように小さなシャント抵抗に対応した ±50mV の入力範囲を持ちます。

レベル 3 電気自動車充電ステーション向け、双方向、デュアル・アクティブ・ブリッジのリファレンス・デザイン (図 12 を参照) は 10kW の双方向 DC/DC コンバータを使用しています。ピーク電力損失は、総変換電力の 0.01% 未満です。絶縁型電源を使用すると、ホット側の低電圧電源は不要です。このリファレンス・デザインでは、AMC1311 絶縁型アンプを電圧センシングに使い、UCC21530 絶縁型ゲート・ドライバと ISO7721 絶縁型デジタル・インターフェイスが高電圧 DC リンクまたは DC 出力から低電圧制御信号を絶縁しています。

図 11 高電圧の EV 充電とソーラー・エネルギー分野の絶縁監視に適した AFE のリファレンス・デザインのブロック図
図 12 双方向デュアル・アクティブ・ブリッジのリファレンス・デザインのブロック図