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すごく長文で申し訳ないのですが、電子回路が読めない素人なのと、できれば一度の手間で済ませたいがために、できるだけ素人の知識範囲で精一杯伝わるようにとの気持ちで書きましたので、逆に説明が簡素化できないのが難点ですが、その点平にご容赦願います、そして宜しくご教示願います。

(モジュール構成/オールチャイナ製)
AC-DCコンバーター出力12~13.8V-ADJ 10Ah(電源モジュール以下=電源/過負荷、過電圧、短絡などの保護有)→ オルタネイトトグルスイッチ →コントローラーモジュール(トランジスタでパワーリレーをON・OFFし回転をPWM制御 最大出力5A)→ 負荷:定格12V1.6Ah DCモーター(定格トルク0.2N/mに対し想定起動トルクは定格トルクの30%前後)

コントローラーモジュールのリレーの接点保護にダイオードは実装されているようですのでサージによる溶着はないのかな?
主電源は一度ONにして使い始めたら通電しっぱなしで、次段のモジュールへの電源供給用スイッチのON・OFFは結構な頻度で入り切りします。
電源に関しては最大出力が10Aですが、モーターの軸を回転させる起動トルクで、始動電流が定格速度に達するまでに最大7倍流れるとして、11.2A程度が短時間流れると思います。(実際の負荷電流は計測していません、30%前後という起動トルクも減速比と使われる機構の起動抵抗などから算定したものではないですが、採用したモーターの軸以降の機構とほぼ普遍的な定格負荷値から凡そで想定しています。)
電源には画像で確認できるはずですが、一応、過電流保護機能があるようです。
これらの安価なチャイナ産電源に実装されている保護回路が一定時間で許容が如何ほどのものか見当もつきません。

上記のようにトグルスイッチでコントロールモジュールにダイレクトに電力供給を実行した時に発生するサージ、また、モーター制御でコイルから発生する逆起電力(サージ)から、コントローラーモジュールの素子の破壊やコンデンサー寿命に与える悪影響、またそれらのサージが電源にまで及ぶ場合の外付け素子や回路での対策方法をあれやこれや情報調べて回ったのですが、基礎がしっかりと理解できていないので、何をどう採用したら適切な対策になるのかいまいち理解できません。

別に対策なしで壊れるのは構いませんが、各モジュールをケースに密閉せずボードなどに裸で固定して使う予定ですので、目の前で素子が破裂して顔に飛んでくるのを想像すると落ち着きません。
保護対策が必要なのは二つ?だと思うのですが、必ずしも必要なのか否か解りません。

(質問1)一つ目は、コンバーターにタップコンセント(スイッチ付き)から交流電圧が印可され、コンデンサーに急速に充電電流が流れる時の突入電流(インラッシュ)が、定常温度まで安定していない状態で、2段階目のスイッチ(トグル)をONにして、コントローラーモジュールへ電力の供給を実行した場合に、コントローラーモジュールの入力にも突入電流として流れ、素子の破壊やコンデンサーの寿命に悪影響を及ぼすことがある場合、下段の保護対策の例の中で何が適切でしょうか。

(質問2)
モーターのような誘導性負荷がコントローラーモジュールのTrでリレーをON・OFFされる時にモーターコイルに流れている電流で発生するサージ(逆起電力)がモジュールへ逆流する時にコントローラーモジュールの素子の破壊やコンデンサー寿命に与える悪影響がある場合、下段の対策方法の例の中で何が適切でしょうか。



(対策例として挙げられていた情報例)
以下のどれが適切でしょうか。
(方法/既存回路実装保護素子以外の外付けのみで考えます)
A.電源の取り扱い説明に負荷との間にダイオード(種類記載なし)を(画像説明にて)直列に投入推奨とある??画像では完全に直列投入の図なのですが、並列の誤りでしょうかね??

B.電源出力端子直近に並列に整流シリコンダイオード投入。(回路構成によっては効果ないらしい)
B.ツェナ+ダイオード(一般情報的にサージ吸収に有効と挙げられていることが多い)。
C.サージアブソーバでバリスタ使用(AC,DC共に扱え、サージ項目で基本に代表素子として挙げられている)。
D.スナバ回路を負荷に投入。
E.電源と負荷間、またはモジュールと負荷間にソフトスタート保護回路(アンプ回路)の投入。
(市場の物には安価な物で電源仕様がACの物で基盤文字もIN&OUT共にACの文字が印刷されている)そもそもDC回路に使えるのか、また採用したモーターの短時間の始動電流程度でも必要なのかが不明。

「逆起電圧(サージ)に対する各モジュール間」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • 恐縮ですが、モジュール回路を図面に転換することができません。
    その理由からで各モジュール単位で名称だけを書き込みましたが、「適切に」と求めるなら必要ですよね。
    お手間取らせまして申し訳ないです。
    DC出力はメカニカルトグルスイッチ(6A125VAC/3A250VAC/DC記載無)でON・OFFさせます。

    ●モーターは、DC定格12V1.6Ahのブラシ付ギヤードモーター。
    サイズ:φ30mmL50mm

    なるほど、スナバ回路が現実的なのですね念頭に置きます。

    ※文字数オーバーになるので次の補足に続きます。

    No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/09/04 00:29
  • うーん・・・

    ●コントローラモジュールに関して少し調べました。
    入力電圧は6-28V 最大出力3A
    ▲電源IC(L7805CV)がC-Eそれぞれの端子に容量小さそうですがチップコンデンサが2個並列で入っています。
    ▲PWMコントローラーIC(型番調べていません)の入力ピンに入っています。
    リレーのスイッチングに(MOSFET/LR8726-IR722PとMBR1045CSの二つ)が実装されていますが、MBR1045CSの方は、サージと逆起電圧に耐性あるようです。

      補足日時:2021/09/04 00:30
  • 誤った説明文がありますので訂正します。
    リレーのスイッチングにMOSFETが実装とありますが、リレーのスイッチングは別のトランジスタでした、MOSFETはモーターの駆動用です。

      補足日時:2021/09/04 01:38

A 回答 (2件)

一応目を通しました。

素人ではなくて知識がある方とお見受けしました。
昔、電源回路の設計製作なども行いました。保護回路ですが、回路図がないのと、この質問コーナーでの回答では困難ですね。
故障時の事故で怖いのはケミコンの破裂です。私も一度顔を切ったことがあります。小型少容量でも上部のアルミが高速で飛びますから怪我します。
ケースに納めなくても良いですが、上部をアクリル板で覆うと安心です。
それから、電源投入時の突入電流ですが、μsec の値で非常に短い時間なのでバリスタを装備すると効果があります。ダイオード類は負荷側からのサージを抑えるのに使用されます。リレーのコイルには極性に合わせて電源用のダイオードで1A程度のものを並列に接続するのが一般的で効果あります。
適切な回答はできませんが、安全カバーを設置して動作させて下さいね。
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この回答へのお礼

長文一読いただいて誠に恐縮です。
突入電流にはバリスタ、負荷側からのサージにはダイオードなのですね。
設計者の方の御回答で心強いです。
バリスタは在庫無いので早速買います。
チャイナ産バリスタで少し心配ですが、、、対策ないよりはましですよね。
ケミコンが破裂した経験がないので分かりませんが、顔を切るほどなら目の前で爆竹が爆発するのと同様で非常に危険ですね。
下手して失明でもしたらシャレになりません。
ちょっとサイズが大きく高価ですが、先のことも考えて念のためPC小型ケースにでも収めてみようと考えました。
御回答ありがとうございました、また機会がありましたら宜しくお願い致します。

お礼日時:2021/09/03 19:53

まず、DC出力をトグルスイッチで切替えるのでしょうか? メカ型のスイッチでDC電流を切るときは、スイッチの規格(仕様)として必ずDCのほうを見てください。

ACのほうを見てはいけません。ACとDCでは切れる電流値がまったく違います。

リレーのコイルに流す電流を入/切すると逆起電力によるサージが発生しますから、ダイオードによってこれを吸収しないといけません。それが実装されていると表明されているのなら、そのままで大丈夫だと判断してもいいと思います。

モーターは、どんなモーターでしょうか? 始動電流(初期突入電流)がどうなるかは、それにもよります。

回路に電源バイパスコンデンサがある場合は(それがふつうですが)、電源投入時の初期突入電流とその持続時間は、電源バイパスコンデンサの容量にもよります。

A~C.そういうことは、ふつうはしません。素人の発想のように思えます。D.が現実的です。E.はあり得ますが、回路がその分だけ複雑になりますので、賢明な対策とは言えません。

具体的に回路図を示してくれれば、もうちょっと確かなことが言えるかも知れません。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

スナバ回路はサージ対策によくありますが、サージでもダイオードを使う例は結構な頻度でありますので、一概に電源を設計・製作したことのある方が挙げるダイオードの例も拭い切れませんので、今後更に知らべて勉強していこうと思います。
スナバ回路の情報いろいろと参考にさせていただきました。
御回答ありがとうございました。

いくつか質問がありましたので、補足付けて返信待っていましたがありませんでしたので、一番最初に御回答くださった方をベストアンサーにさせていただきます。

お礼日時:2021/09/07 01:28

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