DCDCコンバータの絶縁について

質問

自分で考えても全く答えが出ないので、詳しい方々教えてください。
現在、絶縁検討の為にJIS C 60664やJIS C 6950を見ています。
その中でわからないことがあります。

(1)接地危険電圧2次回路間はなぜ機能絶縁なのか。
6950の表2Hを見ると、接地危険電圧2次回路同士は機能絶縁になっています。なぜでしょうか。何か前提があるのでしょうか。
例えば片側が300V, もう片側が500Vであれば、接地している場合は感電しますよね？

(2)同一回路内の絶縁等級は機能絶縁でいいか。
要は、p, n間は電圧によらず機能絶縁でいいですか。ここは感電保護に関する部分ではないと思うので、機能絶縁でいいと考えています。

(3)車のように電力系統から主電源をとらない場合、定格インパルス電圧はどのように考えたらいいのでしょうか。絶縁耐圧から？

回答No.2

cyclone3

おはようございます。
参考URLの紹介、ありがとうございます。
ここ数年は６９５０等からは少し離れているのと、持っている規格類は少し古いので、細かいご説明はご容赦願います。
その時は、少し時間を下さい。

（１）について
参照のC6950:2012の当該箇所　2.9.3　絶縁の等級の説明には
絶縁の用途として，機能絶縁，基礎絶縁，付加絶縁，強化絶縁又は二重絶縁があることを考慮しなければならない。
多くの一般的状況下での絶縁の適用例については，表 2Hに説明及び図 2Hに図示している，他の状況及び解決策も可能とする。これらは参考例であり，絶縁の必要なレベルはより高いか，又は低い場合もある。異なったグレードのものが必要な場合，又はエネルギーをもった部品のある特定の組合せが参考例の中に記載されていない場合は，絶縁に必要な等級は単一故障による影響を考慮して決めることが望ましい（1.4.14参照）。これによって，感電に対する保護要求事項に合致することになる。
→この項は「絶縁」の適用例であって「感電保護に関わる絶縁の要求事項」ではありません。あくまで絶縁の一般的な適用例です。
絶縁の要求レベルは、段階的に要求されていて、大元は　「1.2.4項　機器のクラス－感電保護」で定められている機器のクラス分けで分類されて、それぞれのクラスで、保護構造やら絶縁の要求事項などなどが展開されていきます。
このクラス分けで感電保護に関する基本的な方向性が決まります。

更におせっかいですが、今検討されている機器は、そもそも「事務機」に分類するのが適当なのですか？　（３）に関連します。

JIS C 60664は建築電気設備の規格で、機器の場合は直接適用するのでなく、機器の使用環境から、この規格で規定されている過電圧カテゴリーのレベルが定まります。
この要求される（適用すべき）レベルが機器の一時回路の設計に適用され、試験で確認され、立証する必要があります。

（２）について
確かに電源装置（回路）部分はある程度機械的強度と絶縁は機能的に要求されますが、これら、例えば絶縁層の厚み、沿面距離、ＣＴ値は使用（組み込まれる）環境やメンテナンス方法などに大きく依存するはずです。
これが、この規格（ＩＥＣの一般的な値ですが）のレベルでよいか？は設計者或いは会社の判断です。

（３）について
Ｃ６９５０は古い規格で、主に機器（事務機）の電気的な安全性が目的です。
大元は、米国のUL950を日本やＥＵ各国が取入れ、その後ＥＵの整合規格（国際規格）としてEN（IEC）60950として発行し、それを日本風にもじったのがJISの6950です。
従って輸出機器の場合は60950でないと通用しませんし、今は他の家電製品との合同国際規格が出来上がりつつあります。
この6950の規格でも、他の規格でもそうですが、この種の規格は「製品の個別規格」です。
製品特有の安全性をカバーするのが目的です。
簡単な機器や機械類も適用する場合もありますが、他の安全性（例えば機械安全）が問題になるようなら、他の規格と併用か、あるいは他の規格を適用させます。

一般的に、機器や機械類の安全性は、電気安全、機械安全、ＥＭＣの安全、化学物質やエネルギー（例えばレーザー）の放出の安全などがあります。
その製品が該当する危険性を考えて（リスクの見積り）、その安全性を該当するであろう規格類で立証する訳です。
従って一般的にＥＭＣの要求事項は別規格です。（認証や型式承認の関係から製品を厳格に規定する製品規格も有り、その場合はEMCや機械安全も含まれている場合もあります）

まずは、製品の規格を特定することから始めないと、適用すべきあるいは適用しておいた方が良いかな？と思われる要求事項が膨大になり、製品設計が出来なくなります。

参考までに

回答No.1

cyclone3

こんにちは。
手元に６９５０の規格書が無いのですが、考え方の問題だと思います。

（１）この表は回路間の絶縁種別について、許される例を示しているのだと思います。
　　感電保護とかの要件とは別です。
　　早い話、異なる電圧のトランス出力間での接続とかです。
　　この接続された回路の感電保護などは別の要件です。

（２）同一回路内の接続は機能的な事です。
　　絶縁していようが、抵抗で接続されていようが関係はありません。

（３）ＥＭＣ的なインパルス試験は別の規格です。
　　手持（可搬）型の機器とかの絶縁耐圧の要件があったはずです。

参考URL：

http://koukusu.com/japan/j_know/j_know_stand_isolation_class.html#table2h

お礼

ありがとうございます。

すでにご存じかもしれませんが、JIS規格は下記サイトがよくまとめてくれています。(例としてJIS C 6950を載せています。)
http://kikakurui.com/c6/C6950-1-2012-01.html
ほかにも、http://www.jisc.go.jp/があります。

(1)
申し訳ございませんが、私の理解が追い付いていません。
下記理由から、感電保護の表だと理解しています。
・表2Hは、感電保護の要求項内で記載されている事項であること
・非接地高電圧回路と異なる非接地高電圧回路の間は基礎絶縁が要求されていること
(単なる機能的な要求であれば、非接地だろうが接地だろうが一緒だと考えています。)

(2)
時折、p-n間も基礎絶縁相当の回路を見ますが、これは余計もしくはその設計者の安全思想、という理解でよろしいでしょうか。

(3)
絶縁規格で要求されている定格インパルス = EMC試験であるインパルス試験のことなのでしょうか。

一応車では、JIS D 5305という規格があるのですが、具体的ではなく、解釈に非常に困ります。