著者についてジム・ジャン
20年の経験を持つチーフ・プロダクト・デザイナー。
写真用照明、美容用照明、美容器具などのカスタマイズ、革新、照明ソリューションに特化。
LEDは今、照明市場で重要な位置を占めている。その高輝度、低消費電力、長寿命、高速起動、低消費電力、ストロボなし、視覚疲労しにくい、などが消費者にとって重要な要素となっている。LEDドライバ業界では、アイソレーションとノンアイソレーションという2つの用語をよく耳にすると思います。では、これらは何なのでしょうか？どうすれば素早く区別できるのでしょうか？
ボトム側回路
絶縁型と非絶縁型の見分け方は、下側の回路を見れば一目瞭然！絶縁型LEDドライバの場合、入力側と出力側が絶縁されているため、底面にはトランス以下の回路がありません。以下の写真をご覧ください。
両者の違いは何ですか？
孤立
DC/DCコンバータにおける絶縁とはガルバニック絶縁のことであり、回路の2つの部分の間に金属/直接伝導経路が存在しないことを意味します。絶縁は常に入力段と出力段の間に障壁を提示し、回路の機能性、安全性、あるいはその両方のために必要となる場合があります。トランスの変換プロセスは電気-磁気-電気であり、大地には接続されていないため感電の危険はありません。
絶縁電源を使用する理由
絶縁電源は、大量のエネルギーの伝達を制御し、人が触れても安全な電子機器を作る上で重要な役割を果たします。絶縁電源は次のような用途に使用されます：
設計と使用の簡素化:コンピューターやテレビなどの多くのデバイスには、より制御されたエネルギーの流れから恩恵を受ける繊細なコンポーネントがあります。絶縁型電源は、より多くのコンポーネントを必要としますが、設計者やエンジニアが制御された電流に対するこれらの要求を容易に満たすことができます。また、特別なトレーニング要件が不要なため、最終製品の使用も簡素化できます。
安全規制および規格への適合：国際電気標準会議(IEC)、国際標準化機構(ISO)、アンダーライターズ・ラボラトリーズ(UL)などの政府機関や業界団体は、特定の製品に対して絶縁を要求することがよくあります。これらの規制は、リスクや製品の種類に応じて、特定のタイプやグレードの絶縁を概説している場合があります。
グラウンドループを壊す：グラウンド・ループは、2つのデバイスが互いに異なる経路でグラウンドに接続することで形成されます。これらは電流の流れを乱し、ノイズや干渉を引き起こす可能性があります。アイソレーションはこれらのループを断ち切ることができ、ノイズに敏感な回路によく使用されます。
フローティング出力の作成:フローティング出力は接地されておらず、他の出力を参照しません。多くの製品は、安全性を高めるためにフローティング出力を使用しています。また、航空機のように、接地接続が不可能なためフローティング出力が必要なものもあります。ある端子を別の回路ノードに接続してその電圧に固定することで、フローティング出力は回路に沿って出力を反転またはシフトすることもできます。
非絶縁
一般的に、非絶縁型コンバーターは絶縁型コンバーターよりも使用上の柔軟性に欠けます。主な違いは、非絶縁型コンバーターにはトランスがなく、入力と出力を物理的に分離する必要がないため、一般的に小型軽量になります。このBOMの削減は、非絶縁型コンバータが低コストである傾向があることを意味します。非絶縁型回路は、入力電力が降圧ブーストを通して印加された後、LED負荷に直接追加されるため、感電の危険があります。
非絶縁型電源を使用する理由
非絶縁型電源装置には絶縁型電源装置の安全機能がない一方で、速度や設計上の利点など、他の利点がある。負荷の近くに基板実装される場合、負荷点電源と呼ばれることがあり、高い入力電圧を低い電圧に下げるのに役立ちます。非絶縁型電源を絶縁型電源の下流に配置することで、安全上の懸念を軽減することができる。
絶縁型電源のような追加部品を必要としないため、非絶縁型ユニットが提供できる：
よりコンパクトな設計：非絶縁型システムは、トランスやオプトカプラのような部品を必要としないため、設計者はより小型の電源を作ることができます。スペースが限られている場合、これらの部品が必要になることがあります。非絶縁型電源はまた、スイッチング周波数が高くなる傾向があり、コンデンサや磁気部品などの一部の部品を小型化できるため、ユニットのサイズをさらに小さくすることができます。
コスト削減：余分な部品がないため、非絶縁型電源はより手頃な価格で提供できます。コスト削減の大きな理由は、トランスをインダクタと交換することにあります。トランスはしばしば特注品でなければなりませんが、インダクタは既製品を購入する方が簡単です。高レベルの絶縁も絶縁電源のコストを増加させますが、非絶縁ユニットにはその必要はありません。
より効率的な動作：非絶縁型電源は、効率面でも有利です。絶縁バリアがないため、出力の直接制御と監視が可能になり、より優れた性能とレギュレーションが実現します。さらに、非絶縁型電源は小型であるため、負荷の近くに設置でき、送電線への悪影響を最小限に抑えることができます。
概要
絶縁は、安全な動作を提供し、ノイズ／グラウンド・ループを低減し、電圧レールを互いにどのように構成するかを柔軟に変更できるため、電源ソリューションにおいて非常に有用な機能です。
しかし、非絶縁コンバーターを使用できる場合、設計者は小型化、高電力密度、高効率化、低コスト化のメリットを享受できる。
絶縁型ドライバーは、より高価で、効率は低くなりますが、より安全で信頼性があります。そのため、セミングは常にランプに絶縁ドライバーを使用しています。
