絶縁 電源。 絶縁型DDコンバータ|ベルニクス

電気配線を切りたいのですが、絶縁は必要でしょうか?

絶縁 電源

絶縁型電源と非絶縁型電源の違いは何ですか? 簡単に言うと、は出力から入力を電気的に絶縁し、回路を物理的にふたつのセクションに分離して、通常はトランスフォーマーを使用して入力と出力との間の電流の流れを直接妨げます。 は、入力と出力の間を電流が流れる単一回路を持っています。 電源を良く知らない人にとっては、次のような疑問が浮かんでくるでしょう。 「非絶縁型電源と絶縁型電源のそれぞれのメリットは何ですか?」「そして、私のアプリケーションに必要なのはどちらですか?」 絶縁の基本について ガルバニック絶縁(通常は単に絶縁と言われる)は、回路の1セクションとその他のセクションの間を物理的および電気的に絶縁します。 絶縁の結果、絶縁された回路は自身のリターンまたはアースリファレンスを持ちます。 非絶縁型コンバータでは、図1の左側に示された通り、入力と出力は共通の接地を共有し、電流はその間を流れます。 ただし、図1の右側に示された絶縁型コンバータでは、入力および出力は、それぞれの独立した接地に戻り、一方から他方への直接電流が流れる経路は存在しません。 図1:非絶縁型バックコンバータ(左)、絶縁型フライバック・コンバータ(右) 絶縁型コンバータでは電流が入力と出力の間を流れることはできませんが、それでも電力と情報は一方から他方へと移行される必要があります。 これを行うにはいくつかの方法がありますが、電力コンバータは通常、電力は変圧器または結合インダクターを使用して電磁場を介して転送されること、そして信号は信号変圧器を使用するか光アイソレータを介して光学的に絶縁を通過すること、の2つの点に依存しています。 絶縁は絶対的ではありません。 ある程度高い電圧では、絶縁体は破損し、電流が流れます。 データシートは通常、絶縁電圧をリスト出力します。 この絶縁電圧とは、電流が流れることなく、短期間にわたって分離することができる電圧です。 絶縁定格は、作業電圧と混同してはなりません。 , 絶縁分解なしに絶縁に連続的に適用することができる最大電圧です。 絶縁のメリット 絶縁型電源が必要となる場合や、絶縁型電源がアプリケーションでメリットをもたらすようなケースがいくつかあります。 安全コンプライアンス、接地ループの破損、レベルシフトなどです。 安全コンプライアンス 絶縁型電力コンバータを使用する理由となる、もっとも一般的な理由が安全要件です。 高電圧または危険なレベルに達する電圧(ACメインから給電されるACDCコンバータなど)から給電されているコンバータに対しては、絶縁で入力の危険な電圧から出力を分離します。 安全性が懸念される場合、絶縁グレードも考慮する必要があります。 安全基準を確認して、特定のアプリケーションに対して必要な絶縁レベルを決定する必要があります。 絶縁グレードは、機能絶縁、基礎絶縁、付加絶縁、強化絶縁などのいくつかのカテゴリに区分されています。 機能絶縁: 最もシンプルかつ実証された絶縁グレードで、電気ショックに対する保護はありません。 基礎絶縁:: ショックに対して単層型の保護を提供します。 付加絶縁: 基礎絶縁に余分に追加バリアがひとつ追加されたものです。 強化絶縁: 基礎絶縁2つ分に相当する単一バリアです。 接地ループの分割 絶縁された電源の入力と出力は接地を共有しないことから、これを接地ループの分割にしようすることができます。 ノイズに対して感度が高い回路は、これを利用して設置を破壊し、問題を引き起こす可能性のあるノイズが多い回路から分離することができます。 フローティング出力およびレベルシフト 絶縁型コンバータのもうひとつのメリットはフローティング出力です。 絶縁された出力は、出力端子間に固定電圧を持ちますが、絶縁されている回路内の電圧ノードに対して定義された、あるいは固定された電圧を持っていません。 これをフローティングと言います。 ただし、1つのフローティング出力が他の回路ノードに接続されている端子の1つを持ち、その電圧に修正していることがあります。 この事実は、回路内の他のポイントに対して出力をシフトまたは反転させるために使用できます。 この接続を行う前は、VinとVout間の電圧は未定義でしたが、この接続によって各サイドが現在関連する共通の可能性が提供されます。 これと前のケースの両方において、入力から出力の絶縁は、現在の2つのサイドが直接接続を共有しているため絶縁が失われます。 例えば、2つの絶縁型コンバータの出力接地端子がシャーシに接続されている場合は、それらは互いに対してフローティングにはなりません。 そして、その出力が直列に接続されている場合は、両方の端子がシャーシに接続されているため、コンバータの一つに短絡を発生させます。 AC-DCコンバータでは、出力接地端子がアースに接続されていることがあります。 これは絶縁されていてもフローティングにはなりません。 非絶縁型のメリット 絶縁には多くのメリットがありますが、コスト、サイズ、性能などの点から非絶縁型コンバータを使用すべき場合もあります。 コスト削減 絶縁型コンバータは、非絶縁型コンバータよりも比較的高価な傾向があります。 コストの違いに影響を及ぼす主な理由は、インダクターの代わりに変圧器を使用していることです。 通常在庫から購入できるインダクターを使用する非絶縁型コンバータとは異なり、変圧器はカスタムメイドの対応となる傾向があります。 高レベルの絶縁体が必要となる場合は(安全コンプライアンスで必要とされるなど)、コストが上昇します。 変圧器に加え、光カプラーなどのコンポーネントもあります。 光カプラーは絶縁型設計に追加されますが、非絶縁型では必要ありません。 これらすべてが、非絶縁型デザインと比較した場合にコストの上昇へとつながります。 小型サイズ 非絶縁型コンバータは絶縁型よりも小型である傾向があります。 前述したコスト上昇に関わる追加コンポーネントがスペースを占有するため、絶縁型は非絶縁型よりも大きくなります。 変圧器をインダクターで置き換えることに加え、非絶縁型コンバータはより高い切り替え周波数で動作する傾向があり、これにより磁気コンポーネントやコンデンサのサイズをさらに削減できます。 効率 非絶縁型コンバータの効率と規制も、絶縁型コンバータのものよりも優れている傾向があります。 トランスや光カプラーも、パフォーマンスの差異に大きく影響を及ぼします。 絶縁バリアがないため、出力は直接感知され、より良い規制と一過性のパフォーマンスを実現することができます。 小型サイズという特長も、より負荷に近づけることができ、トランスミッションラインの影響を低減することができます。 結論 絶縁型コンバータと非絶縁型コンバータのどちらを選択するかは、様々な要因により異なります。 一部のアプリケーションでは、安全上の理由から絶縁が求められ、また異なったアプリケーションでは、接地ループや基準電圧のシフトを遮断することによるフローティング出力からのメリットを活用できます。 ただし、絶縁が必要とされないケースでは、コストやサイズの削減、効率向上を提供するのは非絶縁型コンバータでしょう。 設計に対して適切なコンバータを選択する際、絶縁のコストと利点を理解することは重要です。 カテゴリ: 、 その他のリソース.

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非絶縁型で一番多用されているコンバータはバック方式といわれる降圧型DC-DCコンバータです。 図1の a がバックコンバータの基本回路です。 スイッチS1がONの時に電流はインダクタL1を通して付加RLに流れます。 スイッチS1がOFF時にはインダクタL1に蓄積されたエネルギーが転流ダイオードD1を通して負荷へ電流が転流されて定電圧制御されます。 最近ではスイッチング周波数が3MHzクラスの製品も市販され効率も90%~94%の高効率となっています。 POLコンバータは一般的にこのバック型レギュレータを云っています。 この方式は小型、低価格が期待できます。 絶縁型フライバックコンバータの基本回路が図1の b です。 この方式の特徴は二次側の整流がコンデンサインプットで平滑インダクタを使いません。 この為、部品数が少なく価格も低減できますが低電圧大電流コンバータの場合、コンデンサのリップル電流が多くなり低電圧大電流には向きません。 またチョークコイルが不要な分、絶縁トランスが大きくなる欠点もあります。 この方式の特徴はトランスに蓄えらるエネルギー量を制御する方法ということになります。 図1の C は、フォワード方式のコンバータです。 一次側スイッチング素子S1がON時にトランスを介して二次側に電力を伝達させる方法です。 スイッチS1がONすると同じ時比率で二次側にエネルギーが伝達され整流ダイオードD1、D2インダクタL1、そして平滑コンデンサC1によって整流され安定化された直流を得る事ができます。 チョークインプットに為、平滑コンデンサC1へのリップル電流は小さく低電圧大電流に向いています。 図表に特徴を回路方式別に記載しました。 非絶縁、絶縁、出力電圧電流、寿命、大きさなどそれぞれの特色を理解して使いこなす事が重要になります。

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絶縁DC/DC電源の設計って、こんなに簡単なんです

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絶縁抵抗を測定するときは、 絶縁抵抗計を使います。 絶縁抵抗計はメガーともいい、絶縁抵抗計には、測定された絶縁抵抗値を針(指針)で示すアナログ表示式や、測定された絶縁抵抗値を数値で表示するディジタル表示式のものなどがあります。 ちなみに、昔は電池がいらない手回し式の絶縁抵抗計もあったんですけどね、手でぐるぐる回して使う。 今はほとんど見る機会がありませんけど・・・。 写真の絶縁抵抗計(メガー)は電池内蔵型(電池で動く)の絶縁抵抗計で、測定された絶縁抵抗値を針(指針)で示すアナログ表示式のものです。 ) 絶縁抵抗を測定するときは、ダイヤルを適切な位置に切り替え、測定ボタンを押します。 測定ボタンを押すと絶縁抵抗計から 直流電圧が出力され、絶縁抵抗が測定されます。 ちなみに、絶縁抵抗計と似ているもの(といっても名前が似ているくらい?)に接地抵抗計がありますが、 接地抵抗計の出力は交流、 絶縁抵抗計の出力は直流です。 2つを混同しないようにしましょう。 それから、絶縁抵抗を測定するときは、測定する対象に合った適切な電圧(定格測定電圧)が出力される絶縁抵抗計を使って測定しなければなりません。 適切な電圧よりも大きな電圧をかけてしまうと機器を壊してしまうかも、なので注意しましょう! では次に、絶縁抵抗の測定方法について解説します。 電路と大地間の絶縁抵抗の測定方法 絶縁抵抗計で電路と大地間の絶縁抵抗を測定するときは、次の手順で測定します。 ちょっとその前に、電路と大地間の絶縁抵抗のイメージは、こんな感じです。 電路と大地間なので、電路と大地の間の絶縁抵抗ってことです。 「負荷を使用状態にする」というのは、例えば、電球だったら電球を取り付ける、テレビだったらテレビのコンセント(プラグ)を差しておくという意味です。 スポンサーリンク 電線相互間の絶縁抵抗の測定方法 絶縁抵抗計で電線相互間の絶縁抵抗を測定するときは、次の手順で測定します。 ちなみに、電線相互間の絶縁抵抗のイメージは、こんな感じ。 電線相互間なので、電線と電線の間の絶縁抵抗ってことです。 「負荷を取り外す」というのは、例えば、電球だったら電球を取り外す、テレビだったらテレビのコンセント(プラグ)を抜くという意味です。 (分岐開閉器の負荷側にLとEを接続するときは、どっちをどっちにつないでもいいです。 「電路と大地間の絶縁抵抗」を測定するときは 負荷を使用状態にしますが、「電線相互間の絶縁抵抗」を測定するときは 負荷を取り外して測定します。 ゴチャゴチャにおぼえないように気を付けましょう。 低圧電路の絶縁抵抗値 絶縁抵抗を測定したら、その測定した絶縁抵抗値がOKな値なのか? ダメな値なのか? 判断しなければなりません。 低圧電路の絶縁抵抗値は「電気設備に関する技術基準を定める省令」で規定されていて、電路と大地間および電線相互間の絶縁抵抗値は、使用電圧の区分により次の表のように決められています。 電路の使用電圧の区分 絶縁抵抗値 主な電路の例 300V以下 対地電圧が150V以下の場合 0. なので、使用電圧が300V以下で対地電圧が150V以下の電路の絶縁抵抗を測定したときに、その絶縁抵抗値が0. 単相3線式は、100Vと200Vの電圧のどちらも使うことができますが、単相3線式の200Vは線間電圧の値であって、対地電圧が200Vということではありません。 (単相3線式の対地電圧は100Vになります。 対地電圧は「大地に対しての電圧」なので、つまり、接地に対して何ボルト? という電圧です。 線間電圧は「電線と電線の間の電圧」で、つまり、2つの電線の間の電圧は何ボルト? という電圧です。 絶縁抵抗測定が困難な場合の絶縁性能の確認 絶縁抵抗計を使って絶縁抵抗を測定するときは、分岐開閉器を開放(OFF)してから絶縁抵抗を測定するので、分岐開閉器から負荷側には電気がきていない状態になります。 つまり、絶縁抵抗計で絶縁抵抗を測定するときは停電状態になりますよ、ってことです。 すると、絶縁が良い!とか、絶縁が悪い!とか、絶縁抵抗計を使って絶縁性能を確認するときは、いつも停電させなくてはならないことになりますが、場合によっては、停電させることが難しい場合もあります。 (え?停電するんですか?! ちょっとそれは勘弁・・・、みたいな状況) そんな絶縁抵抗測定が困難な場合には、漏えい電流(漏れ電流)を測定して絶縁性能を確認します。 絶縁性能を有していると判断できる漏えい電流の最大値「1mA」は、第二種電気工事士の筆記試験でそこそこ出題されているので、おぼえておいた方がいいですよ! 絶縁抵抗計による絶縁抵抗の測定方法と絶縁抵抗値 関連ページ 第二種電気工事士筆記試験の「検査・測定」の分野で出題される「計器の種類と計器に表示されている記号」についてまとめています。 計器の種類や計器に表示されている記号の意味をおぼえましょう。 第二種電気工事士筆記試験の「検査・測定」で出題される「電圧、電流、電力の測定回路」についてまとめています。 電圧、電流、電力の測定回路についての問題は2年(2回)または3年(3回)に1回くらいの頻度で出題されている重要な項目になります。 回路図をおぼえるだけなので、そんなに難しくはないですよ。 第二種電気工事士筆記試験の「検査・測定」の分野で出題される「力率の測定回路」についてまとめています。 力率の測定回路は、電圧・電流・電力の測定回路と同じ回路になるので、電圧、電流、電力の測定回路が分かっていれば、そんなに難しくはないです。 第二種電気工事士筆記試験の「検査・測定」の分野で出題される「クランプ形電流計による電流の測定」についてまとめています。 クランプ形電流計による漏れ電流の測定方法については、比較的出題頻度が高いので、必ずおぼえておくようにしましょう。 第二種電気工事士筆記試験の「検査・測定」の分野で出題される「接地抵抗計による接地抵抗の測定方法」についてまとめています。 接地抵抗の測定については、各接地極の配置について問う問題がよく出題されています。 各接地極の配置と並び順は必ずおぼえておくようにしましょう。 第二種電気工事士筆記試験の「検査・測定」の分野で出題される「竣工検査」についてまとめています。 竣工検査については、竣工検査で行う測定や試験の項目と順番などを問う問題が出題されています。

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