电压隔离在变频驱动器
电压隔离在变频驱动器
肖恩·米兰,
亚博棋牌游戏快板微系统公司有限责任公司
文摘:对于大多数工程师来说,它可以令人生畏的设计变频驱动器(VFD)符合国际标准电压隔离。加强绝缘要求是什么时候?基本绝缘或补充足够的是什么时候?尽管标准的复杂性,有一些简单的指导方针,以帮助设计师理解需要的类型的隔离。这个应用程亚博尊贵会员序的注意,而不是设计为电压隔离标准的综合分析,介绍了各种快速的电流传感器集成电路(IC)包,可以用来实现高隔离评级符合行业标准。
介绍
在这个应用程序中,作为一个例子变频系统必须满足标准通过使用绝缘隔离层。许多这些相同的隔离概念适用于几乎任何系统高电压控制组件和用户界面。基本的假设是所有设备应该被设计成具有安全显然想保护用户免受电击1。大多数标准要求用户从电击保护的两个级别的保护,或一层绝缘保护,被认为是增强2。一些术语时应定义讨论绝缘和提供如下。
- 基本绝缘。绝缘对电击提供基本的保护。
- 补充或补充绝缘。独立的应用除了基本绝缘,以减少电击的风险。
- 双重绝缘。由基本绝缘和附加隔离。
- 加强绝缘。单绝缘系统,提供一定程度的保护电击相当于双重绝缘条件下指定的一个标准。
加强绝缘的定义是一个常见的原因困惑对于许多系统设计师,因为它需要熟悉一个安全标准。不需要这样,通过了解,只有双重或加强绝缘能充分保护用户免受电击。虽然有很多UL和IEC规范定义一个电击危险电压在不同的水平,一个好的经验法则是任何电压超过42.4 Vrms或60 VDC构成风险。电压低于这不会造成严重的电击的风险在大多数情况下,和被称为超低电压供应系统。例如,在美国,电话系统,从它的发明,仅限于50 VDC为了保护用户免受电击和仍然是50伏直流。这些基本规则帮助我们当我们搬到节能建筑。
将纠正一个变频交流电源电压,直流电压,并使用该直流电压驱动电动机。图2和图3使用标准三相变频拓扑与igbt用于开关电压电动机的阶段。igbt是单片机(MCU)控制的系统。当前提供的反馈电流传感器(s)也送入单片机,电机控制回路的一部分。变频调速技术的节能控制通过一个用户界面,通常是连接到数字单片机的I / O引脚。从直流整流电压水平+ DC -范围从200到1000伏直流。vfd在这个电压范围被认为是“低电压”每行业术语,这些电压水平带来严重的电击的风险,需要符合安全标准。这些电压水平通常要求实现双重或加强绝缘(每个行业标准)之间的用户界面和其他电子产品的物理外壳。实现需要这个绝缘隔离评级/认证的标准,因此,当一个设备或系统认证,这是给定一个隔离等级,不是一个绝缘等级。
一个常见的行业标准是UL60950-1版2。虽然这标准是信息技术设备而设计的,其严格的要求是一个基准标准为许多不同的设备和组件的设计。常见的组件级标准包括IEC60747-5-2 UL1577,共同systemlevel标准UL60950-1之外还包括60730 - 1、62368 - 2和61010 - 1。快板有几个IC解决方案可以提供变频应用程序所需的隔离。亚博尊贵会员
快板隔离解决方案
快速的电流传感器ICs是惟一的,它们完全集成。当前的将传感器IC包一侧,和信号产生。这提供了蠕变和主电流之间的间隙(高压)和信号(低压侧)。从快板SOIC8标准足迹IC是如图1所示。快板surfacemount电流传感器集成电路可用于任何常见的感应位置在vfd,电流高达40连续,最高处有65甚至更高,根据印刷电路板(PCB)设计。直流的亚博尊贵会员应用注意包热性能和瞬态电流可以在快速的网站:
倒装芯片组装技术提供的传感器IC和载流导体间距方案,它提供了实现所需的绝缘高压隔离评级在UL和IEC标准。短视频解释一些专有的包装所使用的技术实现高隔离评级在这些小快板足迹表面电流传感器IC包可以在快速的网站:
vfd需要不同的隔离评级根据系统架构。图2和图3显示两种典型方法实现双重或加强的vfd的隔离。首先,假设设备正确连接和插入交流电源,电机是正确连接和接地安全,以免进一步介绍电击的危险。在这种假设下,我们可以严格处理用户界面之间的绝缘要求,电路内部物理外壳。
图1:快速的电流传感器集成电路
引用选项# 1(接地)
在这个配置中,如图2所示,单片机是参考地球接地,因此,用户界面通常不会受到电压水平带来电击的危险。单片机将提供3.3或5 V名义VCC的监管机构也参考接地。
不过,请注意,电流传感器的输出信号连接到单片机。传感器集成电路的内部导体连接到危险的桥驱动电动机的电压水平。如果用户界面是直接连接到数字单片机的I / O引脚,提供所需的电流传感器IC现在双重或加强隔离保护用户的唯一手段。无论当前在哪里感觉到在图2中,使用底盘或地球接地拓扑中,电流传感器需要提供了隔离。原因在于,如果电流传感器是失败,单片机也会失败,可能让用户通过用户界面电击危险。快速的电流传感器集成电路可提供钢筋隔离评级800 VDC,非常适合这个拓扑。
图2:变频基本图(单片机参考接地)
引用选项# 2(高压)
另一种常见的拓扑结构,变频如图3所示,有单片机引用高压潜力,或DC - DC +整流电压。因此,用户界面也会暴露于潜在电压如果直接连接到单片机,构成电击的危险。出于这个原因,双重或加强隔离所需的用户界面和单片机电路保护,如图3所示。
由于双重或加强单片机和用户界面之间的隔离是必需的,电流传感器只需要提供功能电压隔离保护单片机。这是来轻松完成基本绝缘可用在许多快速的电流传感器集成电路。虽然,这种拓扑,一些传感位置不需要任何隔离,如图3所示,由于在一个类似的潜在的单片机。
最后,正如前面提到的,在vfd,单片机的用户界面通常是由简单的数字I / O线,因此,加强绝缘是由数字或opto-isolators钢筋隔离评级。每一个单片机之间的I / O销和用户界面需要这种保护,因此可能需要几个opto-isolators。
采用图2的接地参考拓扑与钢筋快速的电流传感器ICs, opto-isolators可以删除;然而,然后需要隔离igbt的驱动信号的单片机。
图3:变频基本图(单片机引用高压)
不管拓扑用于变频,快板专利数技术实现基础或钢筋隔离在占用空间小电流传感器半导体包来满足应用需求。此外,快板的电流传感器集成电路提供了一个多样化的投资组合(和其他高压)变频应用程序与不同的综合功能和精度水平。亚博尊贵会员快板的专利电流传感器ICs认证严格的行业标准,如UL / 60950 - 1和UL1577德国莱茵。
表1总结了快板及其相关的表面装配方案选择standard-certified隔离级别。表1中所有组件认证IEC / UL60950-1规范。
汇总表包括选择一个标准SOIC8包足迹和身体宽SOIC16包足迹。不同的隔离评级是来自内部或外部施工技术,设计符合UL或德国莱茵规范用来证明ICs。请注意,所有包提供一个基本的隔离评级,使高操作电压。SOIC16宽体内快速的解决方案(MA)包可以提供一个增强评级直流总线高达800 VDC,和一个基本的评级1550 VDC。
| 包 (代码) |
隔离评级 Vrms |
基本的工作电压 Vpk |
加强工作电压 Vpk |
包图 | |
| SOIC8 (信用证) |
2400年 | 420年 | 164年 |  |
|
| SOIC16W (洛杉矶) |
3600年 | 870年 | 不可用 | ||
| SOIC16W (马) |
4800年 | 1550年 | 800年 | ||
总结表面装配方案的电流传感器IC解决方案提供的快板,连同他们的隔离评级,可在:
看到个人数据准确的基础和强化隔离评级,UL或德国莱茵标准、图纸和详细的计划。
额外的应用笔记、常见问亚博尊贵会员题和产品信息也可以在www.wangzuanquan.com找到。
1UL60950-1简介:0.1节“安全”的总体原则。
2定义是取自UL60950-1“定义”部分。