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

容量式絶縁

静電容量式の絶縁テクノロジーは、オン / オフ・キーイング (OOK)、位相シフト・キーイング、エッジ・ベース伝達、その他の高次変調などの手法を使用し、誘電体をまたぐ形で AC 信号を伝達することを基礎としています。コンデンサ全般には、DC 信号をブロックするという固有の性質があるからです。図 5 に、直列容量式絶縁バリア越しの差動信号伝達を使った非常に基本的な変調器 / 復調器の組み合わせを示します。これらのコンデンサは、データと非常に限られた量の電力を送ることができます。図 5 に、絶縁バリアを形成するために使用される 2 つのコンデンサを示します。しかし、製品の要件と目的の絶縁定格によっては 1 つのコンデンサで十分な場合もあります。

直列静電容量式アイソレータは、トランスミッタ (左側のダイ) とレシーバ (右側のダイ) で構成されたマルチチップ・モジュールです。図 6 に示すように、各ダイは専用のコンデンサを使用して高電圧絶縁や感電からの保護を達成すると同時に、基本絶縁を 2 つのレベル (入力側と出力側の両方) で実装するのに等しい強化絶縁を実現します。

図 5 静電容量として形成された絶縁バリア越しに情報を伝達するために変調を使用
図 6 静電容量式アイソレータの例

複数の静電容量式チャネルを単一の IC パッケージ内に封止することが可能であり、左側と右側のどちらかをトランスミッタまたはレシーバにすることができます。したがって、双方向の信号通信を実現できます。静電容量式アイソレータは伝搬遅延が小さいので、150Mbps 以上でデータを伝達できるほか、フォトカプラに比べるとバイアス電流も小さくて済みます。ただし、絶縁境界を挟んで左右それぞれの側で個別のバイアス電源電圧を用意する必要があります。

TI の静電容量式アイソレータは SiO2 (二酸化ケイ素) 誘電体を使用しています (図 7 を参照)。この材質は、表 3 に掲載した材質一覧の中で、最大の誘電体強度を持ちます。SiO2 は、他のインシュレータに比べて最大の誘電体強度を持つと同時に、無機物の材質でもあるので、湿度や温度に対しても非常に高い安定性を示します。多層コンデンサと多層受動部品に関する TI 独自の方法論は、高電圧特性の単一の層への依存性を低減することで、アイソレータの品質と信頼性の改善に貢献します。このテクノロジーは、最大 2kVRMS の動作電圧 (VIOWM) に対応するとともに、7.5kVRMS の絶縁電圧 (VISO) と 12.8kVPK のサージ電圧に耐えることができます。

図 7 TI の高電圧絶縁 SiO2 コンデンサの断面図の例

アイソレータは、回路を故障から保護するため、非絶縁型部品の寿命よりもはるかに長い寿命を持っている必要があります。TI は、表 2 に示す IEC 規格に基づいて厳格にテストを実施しています。