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「安全規格IECとULに準拠する小型で柔軟かつ正確な回路保護の実現」 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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マルツオンライン(マルツエレック株式会社)
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No.1715 2023. 4. 18
◇安全規格IECとULに準拠する小型で柔軟かつ正確な回路保護の実現
 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)


◇マルツの技術情報
 IGBTゲート信号仕様変更の回路設計 【LP43:駆動回路】
  安全規格IECとULに準拠する小型で柔軟かつ正確な回路保護の実現
(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 
 
 「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、電子機器の保護に重要な役割を果たすeFuse(電子ヒューズ)について解説した記事をご紹介します。

安全規格IECとULに準拠する小型で柔軟かつ正確な回路保護の実現

 現在の電子機器には、様々な安全対策が要求されています。例えば、OVPやOCP、UVLO、OTP、ソフトスタート、RCBといった保護機能や、USB Power Deliveryの高速ロールスワップ(FRS)などです。

 OVP(Over Voltage Protection:過電圧保護)やOCP(Over Current Protection:過電流保護)は、入力や出力が過電圧/過電流状態になった時に過電圧/過電流を抑制し、回路を保護する機能です。

 UVLO(Under Voltage Lock Out:不足電圧ロックアウト)は、入力電圧が動作電圧範囲よりも下がった時に、回路が誤動作するのを防ぐ機能です。ソフトスタートは、電圧を徐々に増加させることで起動時の突入電流を防止する機能です。

 OTP(Over Temperature Protection:過温度保護)は、規定の温度以上になった時に、電源を停止させる機能です。

 RCB(Reverse Current Blocking:逆電流ブロッキング)は、出力から入力へ電流が流れるのを防止する機能です。また、USB-C PD仕様では、高速ロールスワップによりデータ転送を中断せずに、電源の切り替えができるようになっています。

 これらに加えて製品化する際には、UL規格やIEC62368-1規格の認証を取得する必要も出てきます。UL規格は、米国保険業者安全試験所(Underwriters Laboratories)が策定する製品安全規格です。UL規格の認証取得は任意ですが、UL認証を義務付けている州も多いため米国で販売される電気製品のほとんどはUL認証品となっています。

 また、IEC62368-1は、IT機器に関する安全規格であるIEC60950-1と、AV機器に関する安全規格であるIEC60065を1つに集約させた新しい国際規格で、人体への傷害を防ぐハザードベースセーフティエンジニアリング(HBSE)という概念をベースにしています。

 上記の機能をすべて実装することは難しいように思えますが、eFuse(電子ヒューズ)を活用すると容易に実現することができます。

LS0505EVD22 LS0504EVT233 LS1205EVD33 LS2406ERQ23

 
 【アプリケーションラボ】の解説記事では、Littelfuse製のeFuseを取り上げて、安全対策を実現する方法とeFuseの使い方を詳しく解説しています。

 eFuseはFETを使用した能動素子です。eFuseは、あらかじめ設定された電流値を超えると、制御ロジックがFETをオフにして電流を遮断するという動作をします。温度ヒューズの場合、過電流が流れると数百ミリ秒から数秒で動作して回路を遮断しますが、eFuseはマイクロ秒単位で過電流を遮断することができます。さらに、温度ヒューズでは不可能な逆電流からの保護も可能です。

 eFuseでは起動した後にオフのままにするか(ラッチオフモード)、または電流フォルトが治まった場合に通常の動作を再開するか(自動リトライモード)を選択することができます。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。
 
 
  OVP/OCP対応eFuse(5V/5A)
【LS0505EVD22】
過電圧、過電流対応の電子ヒューズです。
メーカー:Littelfuse Inc
入力電圧:2.7V ~ 6V
出力電流:5A
単価:¥198 (税込)
 
 
 
  OVP/OCP対応eFuse(5V/4A)
【LS0504EVT233】
過電圧、過電流対応の電子ヒューズです。
メーカー:Littelfuse Inc
入力電圧:2.7V ~ 6V
出力電流:4A
単価:¥159 (税込)
 
 
 
  ソフトスタート/電流制限/UVLO対応eFuse(18V/5A)
【LS1205EVD33】
ソフトスタート機能付、低電圧ヒューズです。 指定電圧以下に下がると遮断され、低電圧による誤動作を防ぎます。
メーカー:Littelfuse Inc
入力電圧:2.7V ~ 18V
出力電流:5A
単価:¥329 (税込)
 
 
 
  RCB/高速ロールスワップ対応eFuse(24V/6A)
【LS2406ERQ23】
出力から入力への逆電流を防止します。電源回路が2つあるケースで、電位差が生じた際に逆流することを防ぎます。 USB電源を使った回路などに利用されます。
メーカー:Littelfuse Inc
入力電圧:3V ~ 24V
出力電流:6A
単価:¥630 (税込)
 
 
 
【マルツの技術情報】
マルツエレックは回路設計のご要望にお応えします
IGBTゲート信号仕様変更の回路設計   【LP43:制御回路】

 IGBT ゲート入力信号レベルを12[V] から5[V] に仕様変更しました。IGBT のドライブ回路の変更を最小限で実現可能かの目安を、SPICEも活用しながら、短納期(1日間)で対応致しました。 資料のダウンロードはこちらから。

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