Si8751,Si8752,SSR,Solid State Relay置換え,EMR: Electro Mechanical Relay  とかElectro Magnetic Relay機械式リレー置換え,2次側電源不要

この記事では、SSR/リレー代替可能で、2次側電源不要な絶縁型FETドライバ ”Si875x"について説明します。

 

目次

・製品の概要と特徴

・機械式リレー/SSR+フォトカプラとの比較

・動作技術

・製品ラインナップ

・アプリケーション例

・評価ボード

製品の概要と特徴

 

 SI875xと外付けFETで簡単にMOSリレーを構成でき
  システムの小型化が容易!

 機械式リレーやSSRに比べ、優れたMOSリレー構成で
  小型化・省ノイズ性にを実現可

・ 小型SOIC-8パッケージをラインナップ

 低消費電力

 2.5kVrmsの絶縁耐量

Si875xは2次側のDC電源なしに駆動できる絶縁型のFETドライバです。

電気機械式リレー(EMR)をFETスイッチに置換えるといったアプリケーションやソリッド・ステート・リレー(SSR)の置換えなどでも使用できます。高速なスイッチングはできませんが 7.5KHz程度までは動作可能です。

機械式リレーで問題となるスイッチングノイズなどを減らす事ができる上、PCBの面積を下げ電力や寿命、熱的にも利点があります。

フォトカプラ等を使ったソリューションに対しても寿命、動作温度範囲などの面で利点があります。また簡単なミラークランプ回路も内蔵しており性能を高めています。

 

入力は、デジタルCMOS入力の"Si8751"と、フォトカプラ同等のダイオードエミュレーター入力の"Si8752"があります。

機械式リレー/SSR+フォトカプラ との比較

Si875xは機械式リレーに対して優位性があります。またフォトカプラーを使用しているSSRに対して熱設計や寿命において優位性があります。

  Si875x+FET

SSR+フォトカプラー

機械式リレー
寿命 信頼性

接点や可動部が無いので

長寿命

フォトカプラ部の寿命で制約

アーク放電による摩耗あり

接点の劣化や機構部分の為寿命は短い

温度範囲 125℃ サポート可

125℃サポート可だが

熱で短寿命

125℃サポート可
SW部のインピーダンス 変化なし 変化なし 接点の経年劣化で高くなる

SWの動作音

なし なし あり
接点のバウンス
(チャタリング)
なし なし あり
EMIなどノイズ ほぼなし ほぼなし SW駆動回路などでノイズ発生可能性有
デバイスサイズ
外付け回路 バイパスC +FET LED駆動回路他必要

サージ防止ダイオード他駆動回路の

コイルから発生するサージを抑える必要あり

消費電力

入力電流は

ほとんどのSSRより低い

低い 高い
速度 高速(7.5KHz以下) 高速 低速
表面実装 表面実装可
表面実装可
実装表面実装が使えない場合が多い
振動衝撃による実装信頼性 強 (低背) 強 (低背) 弱 機構部品があり高背
振動衝撃による電気的接点(SW)の信頼性 強 (電気) 強 (電気)

弱 (機械式)

注意点 外付けTrの放熱対策 
自己発熱

熱による寿命

電力

コスト

電気的耐久性曲線

EMC

※ 一般的な特性からの見解です。

動作技術

Si8751 アプリケーション回路

Si8751 Typical Turn-On Time vs.

Capacitance and TT (90% of Output)

TTと接続する抵抗値によって2次側に送る電力が変わります。接続する抵抗はからOpenまで使用できます。

入力の制御で出力(Gate)の電圧は約10V前後になります。最低でも7V前後なので大抵のFETを駆動できると思います。

ONするまでの時間は 例えばTT端子がオープン時、200pFのゲート容量に対し90%の出力まで到達する時間は1ms程度(水色の線参照)。

TT端子をGNDとショート(0Ω)することで到達時間は早くできます。駆動できる周波数は最大でも7.5KHz程度です。

製品ラインナップ

CMOS入力 Si8751

LEDエミュレーター入力Si8752

アプリケーション例

BMSの例

BMS Battery Monitor System

 

バッテリーモニターシステムなど 電圧モニター時のみ接続することで消費電力を落とすことが可能
また筐体に接続する事で漏電検知などにも使用可能

AC ロードスイッチ

 

機械式スイッチに変えて信号の遮断に使用可能

評価ボード

Si8751-kit    (Si8751 Isolated FET Driver Evaluation Kit)

Si8751が実装された評価ボードです。
手軽にご評価いただけるような設計になっております。

UG246: UG246: Si875x-EVB User's Guide

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関連情報

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データシート/アプリケーションノート (メーカーサイト)

Data sheet:
Si8751/52 Isolated FET Driver with Pin Control or Diode Emulator Inputs

Application Note: 
AN1052: AN1052 Selecting a FET For Use With the Si875x Driver


Brochure:
Isolation in Electric Vehicle Systems Quick Reference
Isolation Product Selector Guide