
こんにちは
最近趣味でマイコン(PIC)を始めたばかりの初心者です。
(電子回路も詳しくありません。)
PICの出力(吐き出し電流5V、最大25mA)をMOSFETにつなぎ、
12V1Aほどの負荷(DC電球)を数ヘルツ程度の低速でON/OFFする回路を考えています。
PICのプログラムはLEDで動作確認できましたが、12V1A程度の電源がないので
実験できず、机上で確かな計算をする必要があります。
ゲートには適当な抵抗をつけて直接PICにつなげばいいと思っていたんですが、
その『適当な』抵抗の値をいくつにすればいいのか、わからなくて色々調べていたら、
なにやら『ゲートドライブ電流』というのがあるとわかりました。
1/tr*Ciss*Vgで求めるということです。
使おうと思って買ってきたMOSFET(2SK2782)のデータで
http://www.semicon.toshiba.co.jp/td/ja/Transisto …
計算するとtr=15ns,Ciss=880pFで、約290mAということになります。
この『ゲートドライブ電流』というのは、トランジスタとは違って
D-S電流の大小にかかわらず、いつもこの値を流さないといけないんでしょうか?
1Aの負荷をON/FFするのに、290mAも流さないといけないとしたら
どっか私が誤解しているとしか思えないのですが…
MOSFETにした理由は、PICの出力をほぼ直接つなげられ、(そういう回路をよく見かけたので)
部品点数が減らせるということでした。
またトランジスタをつかうと、大きな電流を扱うものはヒートシンクが
必要になりそうで工作が大変になる。というのもありました。
よろしくおねがいします。
No.4ベストアンサー
- 回答日時:
>> MOSFETにした理由はport出力を直接つなげられ部品点数が減らせる、また(バイポラー)トランジスタをつかうと大電流を扱うとヒートシンクが必要になりそう <<
拝見しました、
nice decision、いいFETを選択しましたね、このパッケージは数個なら DIP-ICの足と同じ 2.54mm ピッチに立てて実装できて小さくおさまるので私も使ってました。
負過の電流と点滅頻度からして、heat-sink不要、ゲートに入れる直列抵抗も不要です。(バイポ育ちの人は生活習慣的に抵抗を付けたがりますが今回は不要です。)
ぜひFETで育ってFETのノウハウを身に着けてください。FETはバイポのような熱望走も起きないし、バイポでは禁止技の並列駆動が得意技です、今回関係ないですがゲート充放電を高速にしたい場合はマイコンのportを並列に繋ぐこともできます、などなどです。
心がけは、リセット後portをすぐ出力状態にすることですね。
余談ですが;
もし方式的にどうしてもフロートがあり得る場合は、ゲート直列抵抗ではなく並列プルダウン抵抗(100kΩとか無駄ない電力消費が無い値)を付けます。これも立てて実装できる抵抗アレイがお奨めです。
もう一つ参考までにゲート駆動抵抗の高度な話です;
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1012880
No13の波形。大きな抵抗を付けて重い仕事をさせると ゲートにこんな「邪魔な波形」が現れるので 抵抗はできるだけ小さくします。
ゲートとドレイン間のCrssは ゲート電圧で充放電されてるのではありません。FET自体が「反転型アンプ」で このコンデンサは負帰還素子です。
No.3
- 回答日時:
ヒートシンク
FETでも大電流を扱う場合には、ヒートシンクが必要です。
FET内部での発熱(スイッチング時の損失や、ONしているときのジュール発熱)を逃がして、温度上昇を規定値以下に抑える必要があります。
ゲート電流
ON/OFFするときには、ゲートの入力容量Cissの充放電電流以外にも、帰還容量Crssの充放電電流も考慮する必要があります。(ON/OFFに伴って、ドレインの電圧が変わるので、Crssには結構大きな充放電電流が流れます。)
No.2
- 回答日時:
その電流値を求める式に答えがあります。
Cissって、何かわかりますか?
ゲートの入力容量です。
MOS-FETのゲートには確かにほとんど電流は流れませんが
(電圧だけ掛ければよい)
ここには容量(コンデンサ成分)があります。
で、必要な電圧を掛けようとすると、
コンデンサが充電されるまでの電荷を与える
必要があるのです。
ですから、290mAが流れるのはその充電(または放電)の
為の電流で、流れるのは一瞬です。
PICには電流制限回路がついているので、
壊れないかもしれませんが、そういう使い方は
信頼性を損ねます。
で、速度は数ヘルツですよね。そうしたら大き目の
抵抗で電流制限をしてください。
PICの出力ピンとFETのゲートの間に入れます。
そうすると式の中のtr(立ち上がり時間ですよね)が
遅くなりますから、最大電流は減ります。
たとえば、1mSにすると、CR=Tより、R=1MΩとなります。
電流は5μA、問題ないですね。
実際はインピーダンスが高くなると不安定になるので、
ここまでやりません。
PICの出力電流を5mAとして1kΩで電流制限します。
これでPICは大丈夫。
次に1kΩ*880pFで時定数を計算し、
素子の時定数よりも充分長く、(15nSより長い)
要求速度よりも充分短い(数ヘルツよりも短い)事を
確認すればOKです。
実際に計算すると1μSですので、1kΩで大丈夫ですね。
気をつけるのは、PICのポートがこの時間、きちんと
ON(off)になっている必要があることです。
普通は大丈夫ですが、TRISS命令などで他のポートの
方向を切り替える場合には注意してください。
RA,RB,RCの組が異なっていれば問題ありません。
No.1
- 回答日時:
MOS-FETのゲートは等価的にコンデンサと同じように見えます。
で、ゲート電圧を0からVgまで上げるためには、このコンデンサCissを充電する必要があります。(逆にVgから0にするときには放電する必要があります。)
この充電に必要な電流が、ゲート電流です。
充放電を急速に行う(tgが小さい)為には、大きな電流で充放電する必要があります。
ゲート電流が必要なのは、コンデンサを充電するときと放電するとき、つまりスイッチをOFFからONに変える瞬間と、ONからOFFに変える瞬間だけです。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 工学 エミッタ設置増幅回路で下記の要件を満たす増幅器を設計せよ。 要件は必要要件であり、例えば、少なくとも 1 2022/12/16 10:15
- 物理学 微小電流で働くサイリスタもしくはそれと同等の回路 6 2022/04/17 22:16
- 工学 エミッタ接地増幅回路 電流利得Ai=30倍、低生遮断周波数fL=300Hz、負荷抵抗RL=600Ωに 2 2023/04/19 09:25
- バッテリー・充電器・電池 小型シール鉛蓄電池の放電後の電池電圧について教えてください。 5 2022/09/08 10:10
- その他(自然科学) LEDの接続について 2 2022/09/16 22:18
- 工学 変圧器の短絡試験を行ったのですが、誤ってインピーダンス電圧を測定し忘れ、その他諸々の計算値が出せない 6 2022/07/03 01:11
- 物理学 回路全体でどのような力の綱引きがあり、どのようにして電流が一定に定まるのかしりたい。 4 2022/04/30 04:02
- 物理学 この問題における抵抗r1とxってどのように考えれば良いのでしょうか?トルクはT=P2/ωsなのでP2 1 2022/06/19 18:46
- 工学 三相誘導電動機の比例推移に関する問題です。 定格出力200kW、4極、50Hzの巻線形三相誘導電動機 1 2023/05/28 12:29
- その他(自然科学) デジタル電圧計電流計の電源の作り方 10 2023/04/15 17:35
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
スイッチングパワーサプライの...
-
「ヒューズ」の選定のしかたを...
-
電圧形と電流形インバータについて
-
定電流回路はどんなところで使...
-
実験のレポートの課題で困って...
-
電験三種の理論、電力の問題で...
-
コタツ専用コード 125Vと250V
-
モーターの電流値が上がるのは...
-
ヒューズは何故劣化するのですか?
-
白熱電球のフィラメントを加熱...
-
どうして交流のほうが危険なの...
-
電流電圧変換器ではどのくらい...
-
シーリングライトの回路に付い...
-
小説の結末を選んでください。p...
-
DC24Vにて容量計算がわかりませ...
-
15kWポンプのじか入れ
-
抵抗の問題
-
LEMについて
-
中学三年生の受験生です。
-
DCモータの負荷を加えた時のロ...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
力率80%の根拠
-
「電流を印加する」という表現...
-
モーターの電流値が上がるのは...
-
コタツ専用コード 125Vと250V
-
ブレーカー容量の余裕について
-
単相3線100/200V分電盤の主幹選定
-
単相モーターと三相モーターの...
-
幹線の保護開閉器の計算式
-
ソレノイドバルブについて
-
「ヒューズ」の選定のしかたを...
-
動力分電盤の主幹開閉器の選定...
-
電圧を下げる方法
-
電磁誘導に法則 V=ーdφ/dt...
-
直流電源2次側でマイナスを接地...
-
DC24Vにて容量計算がわかりませ...
-
中学三年の理解について。今日...
-
60Hz使用のモータを50Hzで使用...
-
ヒューズは何故劣化するのですか?
-
電流の単位で、ArmsとArms/mm2...
-
オレンジジュースに電流が流れ...
おすすめ情報