パワーMOSFETスレ

>>423
アドバイスありがとうございます。
ゲートドライブ部の1段目はその目的です。コンデンサ並列での
立ち上がり改善、参考にさせていただきます。

>>424
鋭いご指摘ありがとうございます。
この同じモーターをニッケル水素電池＋自作回路では回しきれて
いました。このときは、５５５で簡単に組んでA1015でコレクタ
を２２０Kで１２Vから吊って、ゲートに47Ωをいれ、２．２Kでソース
へつないで、2個の今回と同じFETでDCまで回し切れていました。
ＰＷＭ周波数は２ｋＨｚですから今回の1/10です。

しかしながら、中間に電源開閉用パワーリレーを入れたり、0.1Ω
の制限抵抗を入れてみたりはしています。

今回回路を多少簡略化するのと、可変抵抗の2線でデューティー可変
出来るのが魅力でこのＤＲＶ１０１を使ってみましたが、どっこい
深みにはまっています。

前回との違いは
バッテリーが今回はチウムイオン１０ＡＨ　14セル直列
　　　　　　前回はニッケル水素２０ＡＨ　20セル直列（重い！）
電源回路中間に今回はコイルを入れてみた（スペース制約上）
　　　　　　　前回はパワーリレー＋制限抵抗0.1Ω
駆動周波数が今回は２６ＫＨｚ
　　　　　　前回は２ＫＨｚ

ゲートは今回も2.2ｋでソースへ落として動作させましたが
結果は同じでしたので、回路図からは削除してあります。
でもあった方が良さそうですね。

周波数を落として再度やってみようかとも思案しています。

俺だったら反転ドライバはこんなふうにするかな
http://www1.axfc.net/uploader/Img/so/76919.png

ところでC1815は150mAしか出せないけど、駆動力足りる？
FET3つのゲートを150mAで充電したらどのくらい時間掛かるか計算してみた？

>>425
> オーディオアンプと違って遷移域を使うわけじゃないからバイアスいらないでしょ。

プッシュプルと書いたけど、そもそも元の回路はオープンコレクタの
じゃなくて、実はエミッタフォロワのプッシュプルなんだな。

>>427
その回路だと、遷移中の中間電位で上下のTrが飽和状態で同時ONして+12V
からGNDへ貫通電流が流れると思うんですが？

中間状態を使わなくても、動作点(スレッショルド電圧)を決めるため、各々
のTrにベースエミッタ間抵抗は必要。

>>428
確かに貫通しそうだね
普通にこのドライバを何年か前に使ってたけど、特に熱持ったりもしなかった

よく考えてみれば貫通電流の最大値はゲートキャパシタンスの充電電流の最大値の半分程度だから問題ないな。
ベース抵抗を不必要に小さくしなければ問題ないドライバだと思うけど。

貫通電流に、負荷であるMOSFETのゲート容量は関係ないでしょ。

2SA1015は忘れたが、2SA1815のhFEがGRランクで最大400、BLランクで
最大700くらいだったと記憶しているので、VBEとか抵抗のばらつきとか
無視して、抵抗4.7kΩ介してベース電位6Vが掛かった状態で、GRランク
でもコレクタ電流(貫通)は450mA(最大)くらいになるのでは？　Yランクなら
もう少し減るけど、瞬間的にしろたぶん最大コレクタ電流は超える。

どのくらいの時間貫通状態になるかは、プッシュプル部のベース入力電圧
の立上り/立下り速度による。

バイアス抵抗でPNPとNPNが両方OFFするウィンドウ電圧を作って、両方
OFF時のMOSFETゲート電位を安定させるため、フロート状態にならない
程度の抵抗をGS間に入れるべきでは？

>>431
貫通電流とゲート容量が関係あるって言ってるんじゃなくて…
例えば貫通電流が100mAだったらゲート容量の充電は約200mAで行われるという意味ね。
(∵ゲート駆動時のベース電流が貫通状態の約2倍だから)
コレクタ電流について言うなら貫通状態よりゲート駆動時のほうが問題になるということ。

もちろん不感幅をもたせるのがベストなんだけど、
入力の立ち上がりがやたら緩やか等のシビアな条件でなければ無視しても大丈夫だと思う。

どのみち今問題になってる回路ではFET3パラで容量が大きいから1A以上の駆動力があるドライバが欲しいところ。
トランジスタの選定からやり直さないと。

いままで誰も突っ込んでないと思うけど、
>>418の回路ってインダクタの位置おかしくね？
インダクタ-負荷-還流ダイオード のループにしないと。

>>433
>>いままで誰も突っ込んでないと思うけど

とっくに、それいらねって突っ込まれてる

>>411です。
みなさんありがとうございます。沢山アドバイスがいただけて
ありがたい限りです。
ゲート容量に対するトランジスタの能力について、きちんと検討が必要
という事ですね。早速検討開始してみます。

>>434
イラネなんだ。
直流抵抗0.3Ωしかないのにモーターのインダクタンスだけで2kHzなんて低周波でPWMしたら電流バーンって流れそう。

>>436
もともとモーターが食ってる電流以上には流れないんだし、いらねくね？

改造した回路図と、ゲートドライバ前後の波形は以下のようになっています。


http://album.yahoo.co.jp/photos/1728820/5947288/

http://album.yahoo.co.jp/photos/1728820/5947256/

どうもこのトランジスタがダメみたいな感じですかね。
スピードアップコンデンサ１００ＰＦを4.7ｋに入れても変わらずでした。

ターンオフ時間(蓄積時間＋下降時間)の短いトランジスタを使わないとダメかな
回路図が縮小されて見づらいけど、2SC2235だよね
データシートにスイッチング特性すら記述されていないからスイッチングには向かないトランジスタなのかも

>>438

右片がだれてるのが気になるけど
閾値またいでなさそうだから、いけるんじゃない？

モーターの変わりに抵抗繋いでドレインの波形見てみて
最終的にそこがスパット立ってたらOK

スピードアップコンデンサはピコじゃ小さすぎ
マイクロ単位でどぞ
ゲート抵抗にも入れたほうがいいかも

速攻のアドバイスありがとうございます。

http://album.yahoo.co.jp/photos/1728820/5947288/zoom/l/
こちらで大きい図が見れるかと思います。

スピードアップコンデンサ　早速テストしてみます。

>>440
右肩がだれてるのより立ち上がりのほうが問題じゃないか。閾値またいでそう。

>>441
よっぽど多くでも数nFじゃないか。マイクロも入れたらベースが過電流でどうにかなっちゃう気がする。

スピードアップコンデンサ０．１μＦでの波形です。
http://album.yahoo.co.jp/photos/1728820/5948598/

このときの出力抵抗負荷300Ωでのソース-GND間波形
http://album.yahoo.co.jp/photos/1728820/5948599/

こんな波形になりました。改善はずいぶんされた様子です。

立上り/立下りのゲート波形が鈍って遅れているのは、前段のドライブ能力が
足りないせいだと思う。

MOSFET自体の入力容量(TYP:約5000pF)とゲート抵抗(47Ω)の組み合わせなら、
出力インピーダンスが十分に低いドライバで駆動すれば、立上り/立下り時間は
おおむね500ns程度になるはず。

ゲートの充放電電流の平均値はおおむね120mAくらいだけど、スイッチした瞬間
にはもっと流れる。

2SC2235のデータシート見たけど、hFEが80〜240(Ave推定160)だから、ベース
抵抗4.7kΩじゃあ、ちと大き過ぎて十分に飽和しないのでは？　2.2kΩくら
いの方がよいのでは？

とはいえ、ベース抵抗を小さくしてベース電流を増やしていくと、hFEの
バラツキ考えたらコレクタ電流が絶対最大定格を超えてしまうけど、パルス
電流で平均値は超えないから大丈夫かと。

2SC1815よりコレクタ電流取れるけど、最大800mAなんで、できればもう少し
余裕あるTrというか、いっそ前段も小型MOSFETのペアにした方がいいかも。

ちょと微妙だけど、とりあえず負荷かけても大丈夫そうな感じじゃない？
FETが熱くなったら即切り体制で

あ、そだ、モーターのノイズが回り込むとか
自分自身のスイッチングで電源が引っ張られて
制御が発狂して変なゲート電圧がかかってないかも
気にしておいたほうがいいかも

>>445
アドバイスありがとうございます。
4.7ｋをパラにして半分でやってみましたが、ゲート-ＧＮＤ間
波形変化なしでした。

モーターつないでまわしてみるか・・・スロットルを勢い良く
開けるとパチンと行きそうで・・・勇気要りますね。ＦＥＴのストック
が切れてきたので。

>>446
2CHのHブリッジで2台のDCモータを駆動してて、モータの端子の片側がケース
に繋がっていることに気づかず、2台を逆転させると、モータを固定していた
金属ブラケットを介して短絡し、8ピンSOPのMOSFETを燃やしたことあるけど、
一瞬で火を噴いて黒焦げになったぞ。

最初に燃えた時はこっちも焦った。　おおっ、燃えとる〜って。

>>448
ゲート配線が長くてモータノイズ等を拾っているのか、スナバがうまく働い
ていなくて逆電圧で壊れているのか、切り分けた方がいいかも。　とりあえず
ゲート保護に14Vくらいのツェナー入れてみるとか。　あと、モータの端子
間に0.1uF 125Vくらいのコンデンサかスパークキラー。

ただ、ブリッジ駆動じゃないから、ハイサイドとローサイドが同時ONみた
いな状況にはならないので、やっぱり過電流で壊れている可能性が高い。

MOSFETのモータ側配線が、芋づる式とか、偏ったデバイスに電流が流れる
ような繋ぎ方になってません？

>>449
そりゃショートしてたら一瞬ですわなｗ
あとゲートが浮いた時も一瞬で行きますね
パンっ！って音がすると同時に破片が額に刺さってましたよ

>>450
一応、調整可能な過電流検出でゲートを強制的にOFFする保護回路入れて
あったんで、リミッタ絞っておけば燃えなかったんですが、デバイスの
定格上はピークで20A程度は流せるMOSFETで、片方のみや両方同じ極性の
向きにフル駆動してる分には起きなかったんで、最初は原因がわかりません
でした。

モータは、マブチの540相当のジャンク品で資料なし。　ブラシノイズ軽減
のため電源の片側がケースに繋げる場合があるというのをどこかで見て、
テスタで端子とケースを当たって、念のため分解してみたらビンゴだったと。

>>451
うっは、やなモーターｗ

いろいろアドバイスありがとうございます。

モーター　とりあえず無負荷で回しました。
たまたま0.22μ　630Ｖのコンデンサがあったので、モーター
端子間に入れておきました。

ＦＥＴの発熱がやはり結構あります。ものの1分で、ヒートシンク
代わりに付けている120Ｘ15　厚さ3ｍｍのアルミ板が60℃くらいに
なりました。スロットルは中間くらいです。

これだとよほど放熱をうまくやらないと連続運転出来ませんね。
やはりゲートドライブにまだ難があるのでしょうか。

ＦＥＴパラ設置は、当初芋ずるでやはり根元がおもいっきり焼けた
ので、現在は同長の線で一点から均等に配線して、個体差が出ない
ようにしてあります。そのおかげか、発熱度合いは3個とも同じく
らいのようです。

お悩み中はいいが、いちいちageるなよ。sageを調べて覚えよう。

1つ間違えてた。 MOSFET1個あたりゲート容量約5000pFで、3個パラって
いるから負荷容量は15000pFで、約500nsでゲート電圧を12V近くまで立ち
上げるなら、充放電電流(Ave)は3倍の360mAくらい流さないとダメ。

質問側が上げるのは別におかしくないかと。
この板じゃ荒れないだろうし。

発熱は、全開（デューティー１００％）のときと比べてみてください
全開での発熱はオン抵抗によるもののみですから

全開ですでに熱すぎるようならFETの性能の問題ですパラ数を増やしましょう
全開で涼しい顔をしてたら、ドライブ回路をもうちょっとがんばらないといけないですね

周波数を落とせばすごく楽になるんですけど、可変できないんですよねそのIC？

データシートには10〜90%とあるし、発振回路のデューティーは完全100%
にはならんのじゃないかな。

とりあえず、ICの出力をプルアップ抵抗から切り離して、ICの出力で引く
代わりにGNDに落としてみるとか。　ブロック図を見る限り、オープンコレ
クタ出力だから、切り離さずにGNDへ短絡しても構わないはずだけど。

おそらくゲートドライバのドライブ能力が足りないので、単純にMOSFETの
パラ数を増やしても、発熱が分散するだけで、ゲートドライバの負荷容量は
むしろ増えるので、ゲート波形がさらに鈍ってしまう。

PWM周波数を下げると、時間軸に対して発熱要因となるスイッチング時間
の占める率が下がるから発熱量が減る(効率が上がる)から、モータの動作に
影響がない範囲でPWM周波数を下げるのが効果的ですが、発振周波数は24kHz
固定みたいですね。

アドバイスありがとうございます。

発熱は、モーターへパラで入れてみた0.22μＦコンデンサーの影響で、
これを外したらゲート波形が抵抗器負荷のときと同じになり
発熱も激減しました。1分程度ではほんのり暖かい程度です。
連続運転を考えると周波数落としたいところですが、この
ＩＣを使っている限りは変更できないというのが難点です。

このIC　デューティー可変端子へ入れる電圧で、0〜100％まで変化します。
ゲートドライバの波形がやや台形のためか、ほぼ９０％から上やほぼ１０％
から下が無くなって、いきなり全開あるいは停止となります。
これも周波数落とすと相対的に改善される傾向のはず・・ですね。

とりあえず現状負荷をあまりかけない機器実装状態では回っていますので、
これで使用状態の負荷を掛けるテストをして、回しきれずパンクしたら
１、FETゲートドライブICを使う
２、FETを増やす
３、DRV101をやめて周波数を下げたＰＷＭ回路にする

という対策に出ようと思います。

>モーターへパラで入れてみた0.22μＦコンデンサーの影響で

（゜д゜）…

とりあえず解散かな？

「電圧源とＣをスイッチング素子で結ぶな、電流源とＬをスイッチング素子で結ぶな」
パワーエレクトロニクスの基礎です。
マトリックスコンバータはこれに反しているから難しい…

お知恵を拝借させていただきたいのですが
液晶モニターを修理中、電源基盤を短絡してしまいました
おそらくFETが熱でやられたと推測しているのですが
該当FETのデータシートまではたどりつけたのですが
電気の知識が皆無なため秋月や千石通商で手に入る類似FETを探すことができません
類似FETを探す方法などご教授して頂けたらわいわいです。

2SK3407
パワーMOSFET (Nch 250V<VDSS≦500V)
http://www.chinaeds.com/zl/laoli%5CToshiba%5C%E6%97%A5%E6%96%87%5C2%5C2SK%5C2SK3407.pdf

YG805C04
ショットキーバリアダイオード 20A
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/61491/FUJI/YG805C04.html

スレ違い等不快な書き込みであったら申し訳ありません。

メーカーのサービスセンターに発注すべし。

初心者質問スレを発見しました、スレ汚し申し訳ありませんでした。

どうでもいいけど、電気知識無しで液晶修理できんの？
バックライト交換とか？

連続で最大50AぐらいのDCモーターを3kHzぐらいでPWM制御しようとしています。
それなりにできたのですが、長時間運転した場合は放熱に不安があります。
MOS-FETはN-chで余裕のあるIRFP4004PbFを使ってますが、モーターに並列の
フリーホイールダイオードは大容量のものがあまりないので、MBR6035PTという60A
ショットキーをとりあえず使っています。かなり発熱するのでパラにしようかと思ったの
ですが、ダイオードはパラにしてもあまり意味がないような記述をどこかで見ました。
実際どうなのでしょう？

ダイオードのパラは意味無いんじゃ無いっけ？
PN接合の立ち上がりばらつきで一つだけ電気流し始めた場合そこに全部流れちゃうって話だったような。
どうしても、というと前に電流制限用の抵抗でも入れればいいんだろうか…。

>>466
やっぱり、そうですか．．となると
http://docs-asia.origin.electrocomponents.com/webdocs/0a38/0900766b80a38641.pdf
こんなヤツになるんですかね．．結構高いです。ググってるとこんなの見つけたのですけど
どうなんですかね？
http://www.ne.jp/asahi/evo/amp/active_rectifier/report.htm
失敗すると確実に両方壊れそうな気がしますが．．．

>467
やった事無いので責任もっていえないが、ようは壊れるかどうかチェックできればいいんでしょ？
考えている回路だけに電流を流してみてそこが焼けたらあきらめてちゃんとしたのを買いに行けば良いんじゃない？
30Aも流そうとしてたらそれくらいしないと、計算ではおｋだからと(回路だけじゃなくて人もね)ぶっ壊す可能性だってあるんだから。
所で30Aってもうこれ以上上がらないって数値？ガツンと何かに当った瞬間焼けたなんてしゃれにならないからかなり安全率をとってね。

>>468
アドバイスありがとうございます。
FETは実験のため色々ストックしてるので焼けてもいいヤツで実験してみます。
40Aのブレーカーは入れてるので異常な負荷がかかった場合は落ちるまでもって
くれれば良いと思い余裕をみて350AのIRF4004PbFにしました。この場合、フリー
ホイールにも同じぐらいの電流が流れるのでしょうか？

>>465
まさかとは思うけど、適切に放熱してるよね？
放熱板なしだと連続4Aで火傷するくらい熱くなる。

>>470
放熱はアルミダイキャストケースにシリコンラバーで固定しています。15分ぐらいで通常負荷テストしましたが
さわれないほど熱くはなりません。とりあえず現場テストをやってみます。アルミダイキャストに密閉なので
破裂しても怪我することはないと思いますので．．

電流波形見ないとわからないけど、Vfも高いし相当な熱が
出るんで気合入れて放熱（熱設計）しないとだめでしょ。

並列も普通にありだと思うよ。一個あたりの発熱量が減るし、電流も減ってVfも下がるし。

モータの場合、異常負荷に近い状態でテストしないとすぐ燃えちゃうよ。

>>472
アドバイスありがとうございます。
やはりショットキーといってもこのクラスはVf高めですよね．．PWM50%あたりが一番負荷が高い感じなので
テストしてみることにします。ケースの大きさにも限界があるので放熱が追いつかなければ別の方法を検討
しなければなりませんね．．．電圧は低め(12V)なので同期整流とかもやってみましたが失敗して2個ともFET
壊しました。リスクが大きいのであまりやりたくないです．．．
http://www.ne.jp/asahi/evo/amp/active_rectifier/report.htm
これもやってみようと思ったのですが、正負電源とオペアンプでそこそこの大きさになるので躊躇してます。
なんか怪しいし．．．

同期整流するつもりがあるんなら、その路線でがんばった方が。
一方方向回転でよければハーフブリッジ組むだけでしょう。
試行錯誤時に貫通して燃えるのはそういうもんですw

>>474
アドバイスありがとうございます。
現場テストでは全然大丈夫でした。電流も評価テストの方が大きかったぐらいです。
小型ボートのトローリングモーターで、評価テストの水槽の方が負荷が高かったようです。
趣味の範囲なのでとりあえずこのあたりで様子を見てダメなら同期整流路線も考えてみようと
思います。