電圧センシングのためのアナログ絶縁マルチレベル量子化器を保持しながらガルバニック絶縁を維持する

Concetti Chiave

提案されたAIMQは、ガルバニック絶縁を保持しながら、低消費電力で効率的な電気システムの測定を実現します。

Sintesi

提案されたAnalog Isolated Multilevel Quantizer（AIMQ）は、主要な信号を監視し、Zenerダイオード、光カプラー、トランジスタ、ワンホットコーディングなどを使用して二次側に通信する新しい方法で問題に対処します。これにより、任意のビット深度に拡張できる低消費電力の絶縁トランスデューサが実現されます。AIMQは従来のアプローチと比較して部品点数やEMIも削減し、効率的な測定を可能にします。

Statistiche

Vpri = 120 VDC, Viso = 5 VDC, Ipri = Isec = Iz,f = 100 nA, η = .6
フィードバック増幅率β ≈ 100
高速デジタル光カプラは50 Mbps以上で動作する
AIMQは8つの電圧レベル（3ビット）でも正確な測定を提供可能

Citazioni

"Analog Isolated Multilevel Quantizer (AIMQ) addresses these issues by monitoring the primary-side signal and communicating the results to the secondary side using a novel scheme involving Zener diodes, optocouplers, transistors, one-hot coding, and discrete outputs."
"Each output is scaled to represent the input voltage corresponding to its conduction threshold."
"The AIMQ enjoys significant advantages over typical isolated measurement approaches."

Approfondimenti chiave tratti da

Analog Isolated Multilevel Quantizer for Voltage Sensing while Maintaining Galvanic Isolation

by Peter Weber,... alle arxiv.org 03-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2402.18758.pdf

Domande più approfondite

どのようにしてAIMQは従来のアプローチと比較して効率的か？

AIMQは従来のアプローチに比べて効率的なデバイスである。まず、AIMQは光カプラを使用することで電気的絶縁を実現し、追加の電力変換器やフィルターが不要となります。これにより、エネルギー消費が低減されます。また、Zenerダイオード閾値設定を利用した一連のディスクリート出力方式を採用することで、単一チャンネルしか活性化しないため全体的な電流消費が最小限に抑えられます。さらに、高速デジタル光カプラ技術や低フォワードLED電流を持つ光カプラから得られる利点も取り入れられており、信号伝達時の精度や帯域幅も向上しています。

どのようにZenerダイオード閾値設定が大きな電圧差を持つシステムでAIMQに役立ちますか？

大きな電圧差を持つシステムでは、Zenerダイオード閾値設定がAIMQで重要な役割を果たします。Zenerダイオードは非常に非線形なIV特性を持っており、予測可能な導通閾値を提供します。この特性は主側信号監視時に必要です。各レベルごとの出力信号はそれぞれ異なるしきい値レベルから生成されるため、主側入力電圧が特定しきい値以上だけ活性化されます。これによって入力パワーコンシューム（消費）量が最小限化されるだけでなく、高精度かつ効率的な測定が可能となります。

高速デジタル光カプラと低フォワードLED電流を備えた光カプラから得られる利点は何ですか？

高速デジタル光カプラ技術や低フォワードLED電流搭載の光カプラから得られる利点は多岐にわたります。まず第一に帯域幅や周波数応答能力が向上しました。「IL300」等では1.5 MHz以上も達成可能です [29] 。これは高速信号伝達時でも十分対応可能です。
次いで安価・コンパクトサイズ化：近年では製品開発競争激化からコスト削減・省スペース化ニーズ増加中、「TLP2367」等50 Mbps超えもあり[30]。
また耐久性面でも進歩：例えば「LM113」等バンドギャップ基準素子使用した回路安定制御手法確立[28]。
これら新技術導入すれば既存問題解決＆新市場展開拡大期待可！