AC電圧ゼロクロス検知IC

AC電圧ゼロクロス検知IC

ロームのBM1Zシリーズは、高パワー損失や低精度が課題のゼロクロス検知に対する最適解です。本シリーズはAC電圧のゼロクロスタイミング検知を高精度に出力するICです。従来のアプリケーションで必要とされていたフォトカプラや外付け部品が不要となるため大幅に部品点数を削減することができ、小型かつ高信頼性の電源アプリケーションの実現に貢献します。また、従来のフォトカプラ制御と比較すると、大幅な待機電力の削減に貢献します。

パラメトリックサーチ

 

製品概要

 

背景

白物家電においては、近年のIoT化加速に伴い、Wi-Fi等で通信を行う機能の搭載が進んでいます。通信接続維持のためには常時通電が必要なため、家電メーカーでは従来よりも厳しい0.5W程度に待機電力を削減することが求められていますが、モータ部や電源部の待機電力改善はすでに進んでおり、革新的な改善技術の確立が必要でした。
ロームは、白物家電の回路開発において未着手であった、電源部にあるゼロクロス検知回路に着目しました。そして、フォトカプラレスでもゼロクロス検知可能なICを開発したことにより、待機電力の大幅な削減を実現しました。

概要

BM1ZxxxFJシリーズはゼロクロス検知が可能なICです。フォトカプラレスでゼロクロス検知が可能なため、常時通電時におけるゼロクロス検知回路の待機電力を0.01Wまで極小化しました。また、アプリケーション駆動時においても、フォトカプラを使った従来のゼロクロス検知回路で、AC電圧によってばらつきのあった遅延時間の誤差を、±50µs以下まで極小化しました。これにより、国ごとに異なるAC電源電圧においても、効率よくモータを駆動することができ、従来のゼロクロス検知回路では難しかったマイコン駆動も可能です。さらに、フォトカプラを不要としたことにより、経年劣化のリスクも低減されることから、アプリケーションの信頼性向上にも貢献します。

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特長

1. フォトカプラレスのゼロクロス検知回路が、アプリケーションの待機電力極小化に貢献

従来のゼロクロス検知回路は、フォトカプラやトランジスタで構成され、その待機電力はアプリケーション全体の1/2程度を占めていました。今回、世界数百パターンの電源と環境を分析したことにより、フォトカプラレスでもゼロクロス検知可能なICを実現。部品点数の削減に加えて、ゼロクロス検知回路における待機電力を限りなくゼロ(0.01W)としました。さらに、モータアプリケーションにおいては、モータ入力電圧検知回路も削減することができるため、さらなる待機電力削減と部品点数削減が可能です。

洗濯機を例にした回路比較

2. 全ての国の白物家電において、信頼性向上と効率向上に貢献

フォトカプラを使用した場合、経年光度劣化による性能低下などの故障リスクが懸念されます。今回フォトカプラを不要としたことで、故障リスクを低減するとともに、AC電圧によってばらつきのあった遅延時間の誤差を、±50μs以下まで極小化しました。これにより、国ごとに異なる電源電圧(100~230V)においても効率よくモータを駆動することができ、従来のゼロクロス検知回路では難しかったマイコン駆動も可能です。

3. 従来のゼロクロス検知回路から簡単に置き換え可能

BM1ZxxxFJシリーズは、従来のゼロクロス検知回路で使用されている回路(通常整流/倍整流)及び波形(Pulse/Edge)に、それぞれ対応可能なラインアップを揃えています。これによりフォトカプラを使った現行のゼロクロス検知回路からも、ソフトウェア変更不要で簡単に置き換え可能です。

4. 後段のマイコンを保護する「電圧クランプ機能」を搭載

BM1ZxxxFJシリーズは、最大600Vまでの入力電圧に対応し、出力時にマイコンの定格電圧以下に分圧することで、最大定格5Vの一般的なマイコン駆動を可能としています。また、入力電圧が高圧の時、マイコンを保護するために4.8Vを超えないようにする「電圧クランプ機能」を搭載しています。これにより、エアコンなどを対象とした高圧駆動モータを使用するアプリケーションに対応し、異常電圧が発生した場合にも、マイコンを保護することが可能です。

アプリケーション例

エアコン、洗濯機、掃除機など、モータを搭載する白物家電

アプリケーション例

評価ボード情報

この評価ボードは、ゼロクロス検知ICを駆動させるための電源を搭載しており、簡単にデバイス評価を行うことができます。この評価ボードを用いることで、フォトカプラを使った既存回路からの置き換え検討を容易に行うことが可能です。

評価ボード品番 搭載品名 機能概要 技術資料
BM1Z002FJ-EVK-001 BM1Z002FJ ACゼロクロス検知回路(非絶縁) ユーザーズガイド
BM1Z002FJ-EVK-002 BM1Z002FJ ACゼロクロス検知回路(絶縁) ユーザーズガイド
BM1Z102FJ-EVK-001 BM1Z102FJ ACゼロクロス検知回路+DC電圧モニタ(非絶縁) ユーザーズガイド
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