多くのアプリケーションのニーズを満たす絶縁型1Wおよび2Wコンバータ

非レギュレーテッドまたはレギュレーテッド・コンバータ

RECOMはレギュレーテッドと非レギュレーテッド両方の絶縁型DC/DCコンバータ を提供しています。この2つの選択は、特定のアプリケーションに依存します。電源電圧がレギュレートされ、負荷が比較的一定であれば、非レギュレーテッドDC/DCコンバータ が理想的なソリューションとなります。これは、非レギュレーテッドDC/DCコンバータが電圧レベル変換、ガルバニック絶縁、短絡保護（/Pバージョン）を提供する一方で、レギュレーテッドDC/DCコンバータよりも大幅に安価だからです。

逆に、電源電圧や負荷が安定していない場合は、入力電圧や負荷の変動にもかかわらず出力電圧を所望の値に維持するように設計されているため、レギュレーテッド・コンバータが必要となります。レギュレーテッドDC/DCコンバータは、入力電圧が変動しても（例えばバッテリー駆動の場合）、あるいは無負荷状態を含めて負荷が変動しても、一定の出力電圧を維持します。

一部の低消費電力設計では、セミレギュレーテッド・ソリューションが最良の妥協点となります。トランスの2次側にLDO電圧レギュレータを組み込んだ非レギュレーテッド・コンバータは、負荷条件に関係なく、出力を所望の値に維持します。負荷が突然取り除かれても出力電圧は安定したままであり、コンバータは短絡保護され続けるという利点がありますが、追加されたレギュレーション・ステージが全体的な効率を低下させ、非レギュレーテッド・コンバータに比べてコストが高くなるというトレードオフがあります。

ここでは、これらの多用途デバイスが使用される多くのアプリケーションの一部を紹介します。用途に応じて、レギュレーテッド・コンバータとアンレギュレーテッド・コンバータの両方が使用されます。

ゲートドライブ電源

絶縁型DC/DCコンバータは、高電圧インバータのゲートドライバ に広く使用されています。例えば、太陽光発電（PV）ソーラー・パネル は高電圧DC出力を生成し、高電圧三相インバータによってACに変換されます。DCレール電圧は1000V以上になることもあり、インバータ・モジュールは地面から数百ボルト浮いていることが多いため、機能と安全の両面で絶縁が必要です。

制御信号はオプトカプラで絶縁できますが、絶縁ゲートドライバ電源には絶縁DC/DCドライバが必要です。RECOMは、IGBT、SiC MOSFET、GaN HEMTパワー・デバイス用のシンプルなパワー・ソリューションを提供する絶縁型DC/DCコンバータ・モジュールを取り揃えています。

RECOMの最適なDC/DCコンバータ・ファミリーは、パワー・スイッチ技術によって異なり、以下のように分類できます：

• IGBTパワーデバイス: RECOMのDC/DCコンバータRH、RV、RP、RGZ、RKZ、RxxPxx、RxxP2xxは、+15Vと-9Vの非対称出力を備えており、ひとつのDC/DCコンバータでIGBTドライバに電力を供給する理想的なソリューションです。


• SiC MOSFET: RxxP22005DシリーズとRKZ-xx2005Dシリーズは、SiC MOSFETを効率的かつ効果的にスイッチングするために+20Vと-5Vの非対称出力を備えています。RxxP21503Dシリーズは、第2世代SiC MOSFETsを効率よくスイッチングするために必要な+15Vと-3Vの非対称出力電圧を備えています。


• GaN HEMTs: 高スルーレートのGaNトランジスタ・ドライバは、高い絶縁電圧と低い絶縁容量を特徴とするRECOMのRP-xx06SおよびRxxP06SシリーズDC/DCコンバータにより、+6Vで最適なスイッチング性能を発揮します。さらに、より高いノイズと干渉を考慮する必要があるGaNアプリケーションには、+9V出力のコンバータも提供しています。このコンバータは、ツェナー・ダイオードで+6Vと-3Vに分割することができ、ターンオフ時に負のゲート電圧を供給して、ゲート電圧がターンオンしきい値以下になるようにします。

産業用アプリケーションにおける絶縁シリアルリンク

フィールドバスとは、産業用アプリケーションにおけるシリアル・バス・システムの総称で、電子センサーやアクチュエーターを相互に接続するだけでなく、PLCや産業用PCのような複数のマスター・デバイスも接続します。フィールドバスは長い距離を接続することが多く、高速かつ高信頼性のデータ通信を実現するために、差動ツイストペア接続などの機能を含むことが少なくありません。バスと各システム接続間の信号と電力の絶縁は、ケーブル・ネットワークとそれに接続されたシステム間の過電圧過渡現象から保護するために重要です。さらに、絶縁はネットワーク内のグラウンド・ループを排除し、信号の歪みやエラーを低減し、電圧/グラウンドのミスマッチから保護します。

例えば、CAN（Controller Area Network）バスはもともと自動車用に開発されたものでしたが、その堅牢なプロトコルは産業用アプリケーションにもすぐに採用されました。最大ケーブル長は40メートルで、最大30ノードまで使用できます。同様のDC/DC要件を持つ他のフィールドバス規格には、Modbus、Profibus、Interbusがあります。

絶縁型フィールドバス・インターフェース電源に適した絶縁型DC/DCコンバータの一例として、RECOMのレギュレーテッド・コンバータRxxCT(E)xxファミリーがあります。これは、公称5V入力から5Vまたは3.3Vで0.5Wまたは1Wを出力し、すべてSMD-16パッケージで提供されます。さらに、AC5kVの強化定格で絶縁されています。

センシングと制御アプリケーション

産業用のモノのインターネット（IIOT）は、工場設計者の新たな能力を解き放ちます。IIOTに接続された膨大な数のセンサーにより、予知保全、状態監視（CBM）、産業プロセスのリアルタイム・デジタル・モデリングなど、従来の産業オペレーションに多くの改善がもたらされました。グラウンドループ、電圧サージ、および高レベルの電気ノイズを伴う過酷な工場の電源インフラは、高感度センサーやマイクロコントローラに対応するようには設計されていません。そのため、工場環境では絶縁された電源が必要条件となります。しかし、多くのセンサーやデータ取得回路は最小限の電力しか消費しないように設計されているため、1Wや2Wのコンバータで十分な場合が多いのです。

IIOTアプリケーションには制御要素も含まれます。図1は、産業用PLCや分散制御システム（DCS）の制御出力モジュールに適した絶縁型デジタル・アナログ回路（DAC）を示しています。

DACは+5Vの単一電源で動作しますが、出力バッファは双方向の出力電圧範囲を提供するために+/-12Vの電源が必要です。絶縁型+/-12Vは、コスト効率が高く、薄型でオープンフレームの1W SMD絶縁型DC/DCデュアル出力DC/DCコンバータであるR1DX-0512/Hから供給されます。R-78E-0.5 スイッチング・レギュレータは、+12Vレールから+5VをDACに供給します。

R1DXファミリは5Vで動作し、±5、±9、±12、±15からデュアル出力を選択できます。出力電圧は、一般的なアクティブ・センサ、データ解析用のマイクロコントローラまたはDSPフロントエンドと互換性があります。

医療用アプリケーション

医療用アプリケーションは、患者とオペレーターの安全性を最重要視し、病院内外の環境において厳しい規制要件があります。医療機器では、バッテリーまたはACから派生したDC入力を取り込み、回路で必要とされる、またはセンサーのような機器の周辺機器に電力を供給するために、電圧レベルを実用的な値に変換するDC/DCコンバータが必要とされることがよくあります。ほとんどの場合、DC/DCコンバータへの入力電圧は5Vや12Vといった低電圧で、出力電圧も+/-5Vや3.3Vといった低電圧です。機能的には、絶縁は常に必要というわけではありませんが、グラウンド・ループを断ち切ったり、センサー間のクロストークを制御したり、電磁干渉（EMI）を低減したり、正電源から負電圧を生成したりするために使われることがあります。逆に、機能的には絶縁が必要ない場合でも、入出力電圧が低く「安全な」電圧の定義の範囲内であっても、安全上の理由から絶縁が必要な場合があります。

RECOMは、より高い電力レベルを供給する医療グレードのDC/DCコンバータを数多く取り揃えていますが、コンパクトなSIP7パッケージの医療グレード非レギュレーテッドDC/DCコンバータである1W REM1により対応電力範囲が拡大されました。REM1は、強化されたDC5.2kV/1分の絶縁と2MOPP*/AC250Vの動作電圧を特長としています。REM1は3.3、5、12、15、または24V入力で利用可能で、最大85%の効率で3.3、5、または12V出力を提供します。動作温度範囲は-40℃～+90℃です。さらに、このコンバータは、シンプルな外付けLCフィルターを使用することで、クラスB EMCおよび60601-1-2（第4版）医療用EMC規格に準拠します。また、CB、IEC/EN、ANSI/AAMI 60601（第3版）、RoHS2+（10/10）、REACHの安全規格に完全準拠しており、5年間の保証付きです。

*2MOPP = 二つの患者保護手段

分散電源アーキテクチャ（DPA）システム

DPAシステムは、高消費電力負荷 と 低消費電力制御デバイス が組み合わされた産業制御でよく使用されます。通常、AC/DC 電源は24V または48Vのシステムバス電圧を供給し、 モータ、 ポンプ、 および同様の電気機器に使用できます。

しかし、コントローラー、論理回路、その他の電子機器は、動作するために少量の3.3V、5V、12V、15Vの電力を必要とします。低電力絶縁型DC/DCコンバータは、3.3V、5V、12V、15V、+/-12V、+/-15V、および同様の電圧を供給するために使用されます。ラックベースの設計では、DC/DCコンバータは必要な場所の隣に配置されるポイント・オブ・ロード（PoL）デバイスです。これにより、コンバータとデバイス間の電圧降下を最小限に抑え、信号劣化の原因となるノイズ・ピックアップの可能性を低減します。

RECOMは多用途向け低消費電力DC/DCコンバータを提供

低電力絶縁型DC/DCコンバータは、幅広く特殊な要件を持つ多くの産業用および医療用アプリケーションに使用されています。RECOMは、このような用途に最適化された幅広いレギュレーテッド/非レギュレーテッドデザインを提供しています。