絶縁で工業デザインをレベルアップ

モーター制御

モーター制御および駆動アプリケーションは、制御、電源、通信の3つの主要セグメントで構成されています。 

制御部分は、MCUまたはFPGAと、電圧/電流検出回路などのコンポーネントで構成されています。 

電力ステージは、高電圧AC主電源、DCリンク電圧への変換、およびMOSFET/IGBTやSiCなどの電源スイッチで構成されています。これらの電源スイッチは、MCUから提供される信号に従ってDC電圧を変調し、それをAC信号に変換してモーターに電力を供給し、システムの要件に応じて最適なトルクや速度を提供しながら効率を最大化します。

通信ステージは通常、このモーター制御ユニットを、工場タイプの設定で多くのユニットを制御できるマスター コントローラーにリンクするのに役立つRS-485 (またはCAN) トランシーバーで構成されます。安全性とノイズ耐性の理由から、これらすべてのステージを分離する必要があります。Silicon Labsは、以下の表に示すように、各セグメント向けに堅牢で差別化された製品を提供しています。

プログラマブルロジックコントローラ

プログラマブル ロジック コントローラ (PLC) は、CNC旋盤やドリルなどの機械の制御や、製造工場のプロセス制御などの産業オートメーションで使用されます。 

PLCメーカーはさまざまな課題に直面しています。システムをコンパクトにしながら、ボードあたり最大128チャネルをサポートすることが最大の課題です。システムパラメータは地理に依存するため、製造がより困難になります。サーボモーターの制御はPLCを介して行われることが多くなり、高速機能の必要性が生じています。 

Si838xは、コンパクトなパッケージに統合された絶縁型マルチチャネル、バイポーラ、高速デバイスを提供する、PLC入力に特化したソリューションです。ファクトリーオートメーション ネットワーク内の他のノードとの通信にも分離が必要です。Si86xxやSi88xxなどのマルチチャネル アイソレータは、優れたソリューションです。

コミュニケーション

通信バスを介して産業システム全体を監視および制御できます。バスは、Si86xxやSi88xxなどの統合DC/DC電源コンバータを備えたデジタル アイソレータとデジタル アイソレータによって分離されます。

電源装置

絶縁型電源システムは、サーバー システム、産業用アプリケーション、通信およびネットワーク機器で広く使用されています。電源設計にとって最も重要なパラメータは、電力密度、つまり立方センチメートルあたりのワット数の向上です。電力供給顧客の意思決定に影響を与えるもう1つの問題は安全性です。エンドユーザーの安全を確保するには、製品寿命を延ばすことが重要です。

今日の設計者にとって最も重要な目標は、体積あたりの電力（W/mm ³これを実現する1つの方法は、より高いスイッチ レートを使用することです。現在では、高速スイッチング機能を実現するGaN FETなどの新製品が利用可能になっています。

ただし、高速スイッチングには無償のメリットはありません。高ノイズの過渡現象が発生し、問題を引き起こす可能性があります。これを回避するには、ゲート ドライバのノイズ耐性が非常に高くなければなりません。Silicon Labsは、これらの要件に適合する絶縁ゲート ドライバを提供しています。また、絶縁境界を越えてフィードバック信号や制御信号を転送するには、マルチチャネル デジタル アイソレータも必要です。

電力密度を高めるために利用できる最良のツールの1つは、変調方式のスイッチング周波数を上げることです。これには、インダクタやトランスなどの磁気部品のサイズを縮小し、効率を高めて過渡応答を改善するという利点があります。ただし、頻度が高くなるとリスクが伴います。つまり、スイッチングが高速になるとスルーレートが高くなり、過渡ノイズが高くなります。200 kV/µsの高性能ノイズ耐性を備えた シリコン827x 高速スイッチングによるリスクを排除します。より高速なスイッチングによって生成される高いノイズ過渡現象は、ドライバを介した信号の整合性に影響を与えないため、変調損失のリスクが排除されます。

Silicon Labsのその他の絶縁ポートフォリオをご覧ください ここ。

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