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Jul 11, 2023

IEC 62368を重視

– Todd Phillips, Responsabile del mercato globale, Business Unit Elettronica, Littelfuse

– リテルヒューズ、エレクトロニクス ビジネス ユニット、グローバル マーケット マネージャー、トッド フィリップス氏、およびリテルヒューズ、戦略マーケティング マネージャー、プラサド タワデ氏より

設計開発とユーザーの安全は、パワーベースの製品およびコンポーネントの規制において非常に重要であり、国際電気標準会議 (IEC) が情報技術機器およびオーディオ/ビデオ製品の設計基準を主導してきました。 しかし、機器の安全性を監視するための従来のアプローチは、製品に依存し、インシデントベースであったため、以前の規格である IEC 60950-1 (情報および通信技術機器) および IEC 60065 (オーディオおよびビデオ機器) は、時間の経過とともに、新しいテクノロジーに対処する場合、より反応的で柔軟性が低くなります。

2020 年 12 月 20 日に新しい規制 IEC 62368-1 が単一のデフォルト規格となったため、設計者は情報/通信技術規格とオーディオ/ビデオ機器規格のどちらに準拠するかを選択できなくなりました。 情報・通信とオーディオ・ビデオ技術の境界があいまいになってきています。 したがって、IEC 62368-1 ハザードベースの安全工学規格は、幅広い用途に適用されます。

新しい規格は、機器内のエネルギーと対象環境に焦点を当てており、製品固有性が低くなります。 このアプローチは、製造業者が製品の設計および使用目的における既知の危険に対処することを奨励することを目的としており、将来も保証されることを目的としています。 その使用は、産業用途や住宅用途に関係なく適用できます。

新しい規格の適用範囲は比較的広いです。 これには、異なる規格の下で以前にカバーされていたすべてのアプリケーション、またはまったくカバーされていないアプリケーションが含まれます。 POS、銀行、その他の通信およびオフィス機器、スピーカー、監視カメラ、スマート ホーム デバイス、その他のオーディオ/ビデオ機器など、最大 600 ボルトの電子機器に対応します。 モノのインターネット (IoT) デバイス、ラップトップ、モバイル デバイス、ゲーム システム、その他のバッテリー駆動の電子デバイスもこの新しい規格の対象となります。

IEC 62368-1 は数年間使用されてきました。 ただし、設計者は、IEC 62368-1 ではなく IEC 60950 または IEC 60065 のどちらに準拠するかを選択できます。 すべてはアプリケーション次第です。 今やデザイナーには選択の余地がありません。 IEC 62368-1 のハザードベースのアプローチには、テストと評価基準を決定するためのデバイスの設計とその使用の要素が含まれています。 この規格では、デバイス内でどの保護コンポーネントの使用を検討するかについても定義されています。 電力ベースの規格は複雑に進化しているように見えるかもしれませんが、この新しいアプローチにより安全性と設計の柔軟性が向上します。

製品の信頼性を高めるために、AC ライン保護コンポーネントは IEC 62368-1 で要求される特定のテストに準拠する必要があります。 過電圧カテゴリを決定するステップは、一部のテストのパラメータを決定するために必要です。

電力網に接続するデバイスの位置は、過電圧カテゴリを定義するのに役立ちます。 グリッドに近い場合、カテゴリーと危険性は高くなります。 たとえば、引き込み線によって変圧器に接続されている家の外にある電力メーターを過電圧カテゴリ IV として考えることができます。 家庭内の電気ブレーカー パネルには、より低い過電圧カテゴリを推奨します。 PC、ルーター、ノートブック、タブレット、および関連する電源を含む個人用デバイスは、過電圧カテゴリ II に分類されます。

エンジニアは、過電圧カテゴリと線間電圧を使用して、耐電圧定格を決定できます。 電源アダプタを 120 V コンセントに接続すると、耐電圧定格は 1500 V になります。240 V コンセントに接続するアダプタの耐電圧定格は 2500 V に増加します。この定格は、コンポーネントの選択と適用可能なテストの重要な基礎となります。 。

古い規格にはサージ保護のためのバリスタとガス放電管 (GDT) に関連するテストがありませんでしたが、新しい規格にはこれらの重要なテストが含まれています。 バリスタはサージイベントにさらされると、時間の経過とともに摩耗する可能性があります。 最終的には、それら自体が危険になります。 現在、IEC 62368-1 では発火源の可能性としてバリスタに言及しているため、追加のテストが必要です。

「バリスタ過負荷テスト (規格の附属書 G.8 部分)」と呼ばれるストレス テストでは、バリスタ内の電力が段階的に増加します。AC 電源を使用し、テストでは機器の定格電圧の 2 倍を抵抗器を介してバリスタに印加します。 -テスト: バリスタが故障するか、ヒューズ、熱切断、GDT、またはその他のコンポーネントが回路を安全に開くまで、テストは高い抵抗から始まり、抵抗を下げます。

一時的な過電圧テストも同様です。 ただし、特定の電流値とテスト期間が定義されます。 どちらの場合も、バリスタによって損傷が引き起こされることはありません。 IEC 62368-1 の表 G.10 に定義されているようにバリスタ定格を高めることにより、エンジニアは両方の過電圧テストをバイパスできます。 ただし、設計エンジニアがテストを回避するためにバリスタのサイズを設定する場合、下流のコンポーネントはエンジニアによってより高い定格のものを選択する必要があり、製品コストが増加します。 3 番目のテストは基本絶縁テストで、ほとんどの非産業用プラグなど、アース接続が信頼できない機器の耐電圧を評価します。 地面が信頼できる地面の定義された基準を満たしている場合、このテストは必要ありません。

IT 機器で一般的に使用されるユニバーサル電源アダプタは、90 ～ 240 VAC などの幅広い電圧入力に対応します。 一般的な電子機器セットを使用すると、この電圧範囲で製品を世界中で使用できます。 IEC 62368-1 によって規定されている安全要件には、過電流とサージ保護の両方が必要です。

過電流イベントによる損傷や、私が合格した障害テストによる損傷を防ぐために、エンジニアは正しいヒューズを選択する必要があり、適切なヒューズを選択する際には次の点を考慮する必要があります。

これらの要件を使用して、アプリケーションに最適なヒューズを特定します。 一例を挙げると、リテルヒューズは、250 VAC で 1500 A の遮断容量が高いため、215 シリーズの 3.15 A ヒューズを推奨しています。

利用可能なサージ保護技術がいくつかあります。 バリスタ、TVS ダイオード、保護サイリスタ、GDT は安全部品のカテゴリに含まれます。

エンジニアは、アプリケーションに最適なソリューションを見つけるために、まず地面が信頼できるとみなされるかどうかを検討する必要があります。 信頼性の低いアース コネクタは、家庭、オフィス、商業空間などの多くの場所で見られます。 アース コネクタが緩んでいたり、プラグのアース端子が損傷している壁コンセントも例として挙げられます。 産業用アプリケーションに通常存在するアース コネクタは信頼性があります。 このような場合、産業用アプリケーションのアースは配線されているか、適切なアース接続がないと機器が機能しません。

信頼性の低い接地アプリケーションの場合、コモンモードでバリスタを使用する場合、高電位と保護アースの間、または中性線と保護アースの間の接続では、GDT を備えたバリスタの使用を検討する必要があると IEC 62368-1 に記載されています。 ただし、付録 G.8 バリスタ過負荷テストに準拠していることを確認する必要があります。 バリスタは、ハイからニュートラルの差動モードで使用できます。 この場合、バリスタは付録 G.8 に記載されている基準をすべて満たさなければなりません。

適切なバリスタを選択するにはどうすればよいですか? エンジニアは、最小連続動作電圧が機器の最大電圧定格の少なくとも 1.25 倍である必要があることに注意してください。 バリスタの直径は、バリスタに必要なサージ定格を選択することによって決まります。 コンプライアンスに必要な電圧に耐えるために、GDT は耐電圧試験にも合格する必要があります。 GDT とバリスタを選択した後、ペアは過負荷テストと一時過電圧テストに合格する必要があります。

ユニバーサル電源アダプタを例に挙げると、最小サージ要件を満たす 300 V の熱保護バリスタによって、ライン間接続およびラインとニュートラル間の接続を過渡電圧や雷から保護できます。 ラインからアースへの接続と中性からアースへの接続の両方で、3000V の GDT を 300V のバリスタと直列に組み合わせて使用​​するのが良い選択肢です。

図 4 は、ユニバーサル電源アダプタの過負荷およびサージ保護のための 2 つの推奨オプションを示しています。 信頼性の低いアース接続を使用する場合は、差動モード保護のためにヒューズとバリスタを使用する必要があります。 製品を信頼性の高いアースに接続する場合は、2 つのアイテムを使用する必要があります。1 つは差動モードのライン保護用のヒューズとバリスタの直列組み合わせです。 もう 1 つは、コモンモード保護のための GDT を備えた 2 つのバリスタの組み合わせです。

TMOV および UltraMOV シリーズ バリスタ、CG3 シリーズ GDT を含め、回路図の下にリストされているコンポーネントはリテルヒューズによって推奨されています。

TMOV シリーズ TMOV14RP300E は、6 kA のパルスと 250 J のパルスエネルギーに耐える、熱保護されたディスク直径 14 mm の定格 AC 300 V バリスタです。 UltaMov シリーズ V10E300P は直径 10 mm のディスクを備えており、3.5 kA のピーク電流パルスを吸収します。 GDT によるコモンモード保護にはこれを推奨します。

リテルヒューズは、コモンモード接続で V10E300P バリスタを伴う CG3 3.3 の使用を推奨します。 CG3 シリーズ ガス放電管は、高い降伏電圧と 10 kA のサージ電流定格を兼ね備えています。

多くの電子アプリケーションにとって、これは最も一般的なサージ保護ソリューションです。 同時に、設計者は他のソリューションを検討することもできます。 テクノロジーを比較する場合、エンジニアはコンポーネントのさまざまな要素を考慮する必要があります。

エンジニアは製品を設計する際に既知の危険性と使用環境を考慮する必要があるという前提のもと、IEC 62369-1 はエレクトロニクス製品のテストに取り組む新しい方法を導入しています。 この危険に基づくアプローチは、技術の進歩に遅れをとらないようにすることを目的としています。 同時に、製品設計者にはフレームワーク内でより高い柔軟性が与えられます。

IEC 62369-1 の認証を受けた製品およびコンポーネントはメーカーによって保証されているため、新しく革新的な設計および構築方法を使用したアプローチを採用できます。 設計者は、リテルヒューズなどのメーカーや新しい規格に精通した販売代理店と提携することで、安全で効果的な製品のための適切なソリューションを見つけることができます。

さらに詳しく知りたい場合は、Littelfuse, Inc. の提供による回路保護製品選択ガイドをダウンロードしてください。

参考文献