タイトル通りですが,MOS-FETのカタログに載っている許容損失とは
何なのでしょうか?
MOS-FETを使ったスイッチング回路を作ろうとしていて,どのFETを使うか
カタログを調べているのですが許容損失をどう考慮すればよいのかがわかりません。。

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A 回答 (3件)

1.許容損失


許容損失とは、「接合部温度が最大定格値に達するときの消費電力」をいいます。
(注 MOS FETには接合部(ジャンクション)というものはなく、チャネルがこれに相当します)

(↓(5)最大許容損失 の項参照)
http://www.rohm.co.jp/products/databook/tr/pdf/t …

許容損失には、「最大許容損失」と「許容損失」があります。
最大許容損失は、デバイス固有の値ですが、許容損失は使用条件、周囲条件によって変わります。
(いずれも、接合部温度が最大定格に達するときの損失電力です)

2SK1382のデータシートです。
http://www.rohm.co.jp/products/databook/tr/pdf/t …

「チャネル・ケース間」の熱抵抗は、0.65℃/Wとなっています。
一般にはケース温度は(25℃)で考えますので、チャネル温度が150℃(最大定格)であれば、
  最大許容損失(W)=(150-25)℃/0.65℃/W=200Wと計算されます。
つまり、このデータシートの「許容損失」は「最大許容損失」を表しています。

熱抵抗にはもうひとつ、「チャネル・大気間」の熱抵抗があり、これは35.7℃/Wと記載されています。
つまり、デバイス単体では(放熱板を全く付けない状態では)、
  許容損失(W)=(150-25)℃/35.7℃/W=3.5W
たった3.5Wでチャネル温度は、150℃になってしまうことがわかります。

逆に、最大許容損失は、「”周囲温度が25℃で”、無限大大きさの放熱板を付けた場合」と解釈されてもよいことになります。
先ほど、「許容損失は使用条件・周囲条件によって変わる」と申し上げましたが、もし周囲温度が60℃であったらどうなるでしょう。
  許容損失(W)=(150-60)/35.7=2.5W
に下がってしまいます。(2.5℃でチャネル温度は150℃になる)
これに放熱板を付ければ、熱抵抗が改善されることにより、許容損失はより大きくなります。

2.放熱設計
周囲温度が最高60℃に達する可能性のある環境下で、2SK1382を使用し、損失電力が30Wある場合に必要な放熱板の大きさを求めてみます
なお、絶縁シートの熱抵抗は0.4℃と仮定します。
詳細説明は下記資料を見てください。
http://www.picfun.com/heatsink.html

 所要全熱抵抗=(150-60)℃/30W=3℃/W
 所要放熱板熱抵抗=3-0.65-0.4=1.95℃/W
 上記資料のグラフから1.95℃/W→約450cm2

再び、2SK1382のデータシートを見てください。
3ページ中段右に「Vds-Vgs」のグラフがあります。
このグラフから、2SK1382はVgsを4Vでドライブすれば、30A流れても、Vds=0.6Vであり、チャネル損失は18W程度であることがわかります。
更にVgsが10Vでドライブすれば、チャネル損失は12Wになることがわかります。

ただし、この計算は、「チャネル損失はオン時にのみ発生し、オフ時には損失は発生しない」と仮定しています。
低速スイッチングにおいては、この考え方でよいのですが、高速スイッチングになると、過渡状態においても損失が発生するので、これを考慮することが必要となります。

3.ディレーティング
最大定格は、「一瞬たりとも、この条件を超えてはならない動作条件」です。
この条件下で使用することで、永久的な動作が保証されるものではありません。
温度と寿命の関係にはアレニウスの関係式が使われます。
(↓59ページ (2)温度ストレスによる加速)
http://www.ncsd.necel.com/reliability/pdf/PQ1047 …

この式から、デバイスの寿命は、「温度が低くなるほど長くなる」ことがわかります。
逆に、例えば120℃程度であっても、高温ー低温の繰り返しがストレスになることは、常識的にも明らかでしょう。

放熱設計は、確率的要素も含んだ極めて難しい問題です。
これらを、配慮して、放熱設計では「ディレーティング(使用条件を緩和する)」という考え方がとられます。

参考URL:http://www.rohm.co.jp/products/databook/tr/pdf/t …
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
参考URLや,例をとっての説明で大変わかりやすかったです。
放熱の設計難しそうですね^^;
私が作ろうとしている回路の負荷は短時間(10ms以下)なものなのでそんなに発熱は
しないと思いますが,余裕を見て大きめの放熱板を取り付けようと思います。

お礼日時:2006/10/21 13:54

許容損失とは、FETで消費する電力がこれ以下でないと壊れますよと言う意味です。


大電力のFETの場合は無限大の放熱板を付けた場合の許容損失を書いてあることがほとんどなので放熱板無しでは10分の1以下の値になることを注意してください。

FETの消費電力がどうなるかは回路設計に依存しますのでこれだけの情報からは答えが出ません。

スイッチング回路の場合、うまく作れば効率90%以上、下手に作れば10%以下にもなります。
出力が10ワットの場合のFETでの消費電力は、効率90%ならば10/0.9*0.1=1.11W、効率10%ならば10/0.1*0.9=90Wになります。

必要な電力に対し実現できる効率を考えてFETの許容損失が決まります。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。効率も考えて設計しなければならないんですね!
放熱板も含めて考えてみようと思います。

お礼日時:2006/10/21 13:50

簡単に説明すると,FETで消費される電力の規格です.FETをゲート電圧で,可変する抵抗Rdsと考えると,このFETに流す電流IdとでFETの損失はRds*Id^2だったと思います.この値の熱的に許せる範囲となり,たとえば,放熱フィンなどつけると,許容損失が拡大します.またId自体は電源電圧と負荷抵抗で決まります.


今の場合はスイッチング回路なので,Rdsはオン抵抗Ronでいいことになります.
以上で回答になっていますか?
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この回答へのお礼

ありがとうございます。勉強になりますm(__)m

お礼日時:2006/10/21 13:46

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FETは、2SK3067を使用して、リレー代わりに動作させています。

電源側から、直列にポリスイッチ、LM317と3個のLED、FETはグランド接地という順
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FETは、Gを10kの抵抗接地して、TC4069UBPの出力で5kの抵抗を介して矩形波で
駆動しています。
4069は、調光用途です。
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気になるのは、発熱です。

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Aベストアンサー

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[1] NJM431L http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00431/
[2] LM358N http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02324/
[3] 2SK2232 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02414/

QFETの消費電力について

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Aベストアンサー

NO1です。

スイッチがONした時に抵抗に流れる電流というのは、最大入力電流や最大入力電圧
という仕様から読めば良いのでしょうか。
→おそらくマイコンの入力端子の電流はほとんど0なので気にしなくてよいと思われます。
入力電圧は5Vかけても問題ないかは確認必要です。

マイコンの入力電圧として0Vか5Vを入れたいのであれば、抵抗値は、NO3の方が
言われているとおり、ノイズに強くしたいかどうかで決めれば良いです。
あとは、スイッチがONした時の抵抗の許容電力を気にすれば良いです。
例えば、抵抗を10KΩとした場合、抵抗に流れる電流は5V/10kΩ=0.5mAで
抵抗で消費する電力は5V×0.5mA=0.0025Wです。
1/16Wの抵抗を使っても全く余裕があり問題ありません。
しかし、100Ωとかにしてしまうと、1/2Wなどもっと許容電力の大きい抵抗を
使用しなければいけません。
まあ大抵、NO3の方が書かれている範囲の中間の、10kΩ程度付けておけば
問題にはならないのでは?

Qトランジスタのベース・エミッタ間飽和電圧とは

電子回路の本を読んでいて、トランジスタに「ベース・エミッタ間飽和電圧」という用語があるのを知りました。

以下のことを知りたいと思い検索してみましたが、なかなか良い情報にたどり着けませんでした。

1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?
2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?
3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

上記に関する情報または情報源についてよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?

回答>>そうです。

>2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?

回答>>どちらかと言えば小さい方が良い。

>3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

回答>>ベース・エミッタ間飽和電圧はコレクタ電流が最大になった状態とは違います。
 まず、コレクタには外部から定電流源で規定の電流、例えば100mAを流しておきます。このときベースにも規定の電流を外部から定電流源で、例えば10mAを流します。このベース電流は半導体メーカによりますが、コレクタ電流の1/10または1/20を流します。通常hFEは100くらいか、それ以上の値を持ってますのでこのベース電流は過剰な電流と言うことになります。例えばhFEが100あったとすれば、ベース電流が10mAならコレクタ電流はそのhFE倍、すなわち1000mA流せることになります。逆にコレクタ電流を100mA流すのに必要な最低のベース電流はその1/hFEでよいわけですから、1mAもあればよいわけです。
 「ベース・エミッタ間飽和電圧」の仕様はトランジスタをデジタル的に動かしてスイッチとして使う場合を想定したものです。
 例えばコレクタ負荷が抵抗で構成されてる場合にトランジスタがONしてコレクタ電流として100mA流す場合、トランジスタをしっかりONさせるためにベースにはhFEから考えてぎりぎりの1mAより多くの電流を流します。
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    RB=(2.5V-VBE(sat)/10mA 

のようにして求めます。

>1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?

回答>>そうです。

>2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?

回答>>どちらかと言えば小さい方が良い。

>3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

回答>>ベース・エミッタ間飽和電圧はコレクタ電流が最大になった状態とは違います。
 まず、コレクタには外部から定電流源で規定の電流、例えば100mAを流しておきます。このときベースにも規定の電流を外部から定電流源で、例...続きを読む

Q可変抵抗器には何故足が3本あるのでしょうか?

基本的な部分で理解できません。

Aベストアンサー

http://www.ops.dti.ne.jp/~ishijima/sei/letselec/letselec7.htm

両端の抵抗値は変わりません。両端と中心の端子の間の抵抗値が変わるようです。


+----+----+
4Ω 4Ω
両端は8Ω 中心と両端は4Ω4Ω

可変抵抗をまわして左にする
++--------+
0Ω 8Ω
両端は8Ω 中心と両端は0Ω8Ω

可変抵抗をまわして右にする
+--------++
8Ω 0Ω
両端は8Ω 中心と両端は8Ω0Ω

Q閉ループゲイン 開ループゲイン

オペアンプの閉ループゲイン、開ループゲインとはそもそも何なのでしょうか?
根本的なとこがわかりません。
どなたかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

[図6.1-41]を見てください。
これが開(オープン)ループゲインです。(青色)
(フィードバックをかけていないときの利得ー周波数特性)
http://my1.interlink.or.jp/~md0858/series4/densi0613.html

70Hzくらいまでは100dBの利得がありますが、より高い周波数では-6dB/oct(=-20dB/decade)でどんどん下がっていき、7MHzくらいで0dBとなります。
(最大利得と周波数特性はオペアンプの種類によって異なるが、この”傾向”はすべてのオペアンプについて言える)

[図6.1-43]を見てください。
例えば80dB(60dB)のフィドバックをかけたとすると、利得は20dB(40dB)になりますが、利得一定の周波数幅がうんと広くなることにお気づきでしょうか?
これが閉ループゲインです。

一般に、オペアンプの開ループゲインは100dB以上ありますが、これを開ループで使うことは滅多にありません。
周波数特性が問題にならないコンパレータのときくらいのものです。

参考URL:http://my1.interlink.or.jp/~md0858/series4/densi0613.html

[図6.1-41]を見てください。
これが開(オープン)ループゲインです。(青色)
(フィードバックをかけていないときの利得ー周波数特性)
http://my1.interlink.or.jp/~md0858/series4/densi0613.html

70Hzくらいまでは100dBの利得がありますが、より高い周波数では-6dB/oct(=-20dB/decade)でどんどん下がっていき、7MHzくらいで0dBとなります。
(最大利得と周波数特性はオペアンプの種類によって異なるが、この”傾向”はすべてのオペアンプについて言える)

[図6.1-43]を見てください。
例えば80dB(60...続きを読む

Qツェナーダイオードの逆電流とは?

ツェナーダイオードの逆電流とは?
ツェナーダイオードと特性に逆電流というのがあります。
たとえば、下記のカタログですが、
http://documentation.renesas.com/jpn/products/diode/rjj03g0568_hz.pdf
ルネサスのHZ20-2というものですと、6ページに逆電圧が15Vのとき逆電流が1uAとかかれていますが、7ページのHZ20-2のグラフを見ると1uAのところでだいたい19Vと読み取れます。
話が合わないように見えるのですが、逆電流とはどう考えればいいもなのか教えていただけないでしょうか。

Aベストアンサー

ANo.3 です。
誤解を招かないように、追加補足説明させていただきます。
カタログの『電気的特性』は、HZ20-2のメーカの保障される動作条件を規定しています。
よって、HZ20-2のツェナー電圧は
1.Vz;19.5V(MIN)、20.4V(MAX)で測定条件:Iz;2mAとなり、決してIz;0.5uAに電流を減らしたら保障されません。
2.逆電流のところにはIr ;1uA(MAX)で測定条件:Vr;15Vと規定してあるのは、15Vを加えたときに最大でも1uAしか流れないという事です。
#2さんの回答が正しく明確です。

>7ページのHZ20-2のグラフを見ると1uAのところでだいたい19Vと読み取れます。
7ページのHZ20-2のグラフは、『主特性』で設計者に各ツェナーDiの特性の傾向を示しているのであって、保障値ではありません。
ツェナー電流Izに10^-8(A)から特性が記載されていますが、グラフで電流1uAの19Vのツェナー電圧が読み取れ、Iz;1uA~10倍のIz;10uAで設計したら正常なツェナー電圧なりませんので、過渡的な電圧条件の時の参考の傾向値として考えてください。

HZ20-2のツェナー電圧は、測定条件:Iz;2mAでの動作条件で使えば19.5V(MIN)、20.4V(MAX)ですよというのが『電気的特性』の保障値となります。

過渡的な『逆電流』に関しては先の私の回答を参照ください。

ANo.3 です。
誤解を招かないように、追加補足説明させていただきます。
カタログの『電気的特性』は、HZ20-2のメーカの保障される動作条件を規定しています。
よって、HZ20-2のツェナー電圧は
1.Vz;19.5V(MIN)、20.4V(MAX)で測定条件:Iz;2mAとなり、決してIz;0.5uAに電流を減らしたら保障されません。
2.逆電流のところにはIr ;1uA(MAX)で測定条件:Vr;15Vと規定してあるのは、15Vを加えたときに最大でも1uAしか流れないという事です。
#2さんの回答が正しく明確です。

>7ページのHZ20-2のグ...続きを読む

Q熱抵抗の単位換算

以下のURLのページに、式1として熱抵抗の計算式が記載されており、図3に銅の熱抵抗の計算結果が示されているのですが、計算に使われていると思われる図2の熱伝導率の単位と式1の熱伝導率の単位が異なっています。

http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogsplash.tsp?contentId=49908

逆算すると
403W/mK=0.9W/cm℃
になるかと思うのですが、変換方法がわかりません。
単純に、W/cm℃の数値に447.8をかけるとW/mKになりますが、変換方法としてあっていますでしょうか?
ご存知の方いらっしゃいましたら回答お願いいたします。

Aベストアンサー

センチメートルとメートルの変換で、100倍すればよいというのは回答1の通り。

> 図3の銅の条件欄にt=0.035mm、2.54cm2(面積=W・L)が記載されていました

となりの図からすると、これはおそらく「1平方インチ」=2.54cm×2.54cm=6.45cm2 の翻訳ミスでしょう。
あと、この部分の計算に「W/cm℃」の出番はないですね。

熱抵抗は単純に「長さ÷断面積÷熱伝導率」という計算で算出できます。
銅の熱伝導率403W/mK、長さ0.035mm、断面積1平方インチ、で計算すると、
0.035mm÷6.45cm2÷403W/mK
= 0.000035m ÷ 0.000645m2 ÷403W/mK
= 0.00013K/W

という計算になります。
0.00015にならないのはなぜだかわかりませんが、他にもどこかに数値の違いがあるのかもしれません。

Qパターン幅と許容電流に関して質問があります。

ネットで調べたのですが理解できず質問させていただきます。

ネットで検索をすると、
一般的にパターン幅1m(銅箔厚35u)で1Aを目安とあります。

また、それとは別に
・破壊電流:パターン幅1mmで許容電流10A
・導体温度45℃上昇:パターン幅1mmで許容電流4A
などあります。

これは、
・パターン幅1mmに対して一瞬でも10Aを超えたらパターンが断線する。
・パターン幅1mmに対して4Aを流し続けた場合、外気温に対してパターンが45℃上昇する。
(外気温25℃であれば、パターンは、70℃になっている。)
という理解で良いのでしょうか?

つまりは、基板の温度が70℃でもOKということであれば、
パターン幅1mmで4Aを流しても良いということでしょうか?
それとも70℃に達する時間があり4Aを流し続けたら70℃を超え断線にいたるのでしょうか?

壊電流の10Aと導体温度45℃上昇の4Aの間は、どうなるのでしょうか?

質問が多くなり申し訳ございません。
分かる方がいたら回答お願いいたします。

Aベストアンサー

こんにちは
#1の回答と重複すると思いますm(__;m

(1)>一般的にパターン幅1m(銅箔厚35u)で1Aを目安とあります。
>また、それとは別に
(2)>・破壊電流:パターン幅1mmで許容電流10A
(3)>・導体温度45℃上昇:パターン幅1mmで許容電流4A

 (1)は、回路設計者がパターン設計者に指示すべき仕様になります。
 つまりパターン設計者は回路がどのくらいの電流を使用しているかいちいち回路解析はしないので35ミクロン有る銅箔で1mm幅の回路でつないでねと指示する必要があるということです。
 (2)は、回路設計者が間違っても(不測の事態が起こっても)パターン幅1mmを指定した回路に10Aの電流が流れるような設計をしてはいけないと禁じています。
 (3)回路設計者に4Aを流すと45℃も温度が上がるが回路動作に問題ないですか?と温度補償などの注意を促しています。

>これは、
>・パターン幅1mmに対して一瞬でも10Aを超えたらパターンが断線する。
>・パターン幅1mmに対して4Aを流し続けた場合、外気温に対してパターンが45℃上昇する。
>(外気温25℃であれば、パターンは、70℃になっている。)
>という理解で良いのでしょうか?
 その通りです。

>つまりは、基板の温度が70℃でもOKということであれば、
>パターン幅1mmで4Aを流しても良いということでしょうか?
 その通りです。
 但し、銅箔を基板に貼り付けている樹脂にはダメージが起こります。
 半田付けをしなくてはいけないので、230℃3秒間は持たす材料を使っていますが永遠にその温度を維持されると樹脂や端子に経時変化は当然起こりまよ(^^;

>それとも70℃に達する時間があり4Aを流し続けたら70℃を超え断線にいたるのでしょうか?
 断線はしませんが、その温度が持続して回路の動作に異常をきたしたりや使用しているパーツに異常は起こりませんか?(あるいは起こっても知らないよ)ということです(^^;

>壊電流の10Aと導体温度45℃上昇の4Aの間は、どうなるのでしょうか?
 どうなるか?、やった場合の結果は質問者さんの責任です(-。-;
 どうしても必要なら安全を確保して実験して確かめるべきです(^^;

こんにちは
#1の回答と重複すると思いますm(__;m

(1)>一般的にパターン幅1m(銅箔厚35u)で1Aを目安とあります。
>また、それとは別に
(2)>・破壊電流:パターン幅1mmで許容電流10A
(3)>・導体温度45℃上昇:パターン幅1mmで許容電流4A

 (1)は、回路設計者がパターン設計者に指示すべき仕様になります。
 つまりパターン設計者は回路がどのくらいの電流を使用しているかいちいち回路解析はしないので35ミクロン有る銅箔で1mm幅の回路でつないでねと指示する必要があるということです。
 (2)は、回路設計者が間...続きを読む

Q単相モーターと三相モーターの違い。その利点と欠点。を教えてください。

位相の数が違う。といってもその「位相」って言葉から複雑怪奇。バカにでも理解できるようにわかりやすい言葉で教えてください。
単相と三相の利点と欠点。使い分け方。マメ知識なんぞ教えてください。
恥ずかしくて誰にも聞けないんです。

Aベストアンサー

一番大きな違いは、簡単な構造で、起動できるか(自分で回転を始められるか)どうかだと思います。一番簡単な構造である 誘導電動機で三相の場合はスイッチを入れるだけで回転を始めますが、単層の場合は、唸っているだけで回転を始められません。単相電動機でも何らかの方法で回転させれば、(例えば手で回しても良い、回転方向は、回してやった方向で決まる。)回転を続けます。この方法には、コンデンサー起動、反発起動等がありますが 1/2HPぐらいまでの小さなものに限られます。町工場など住宅地では、三相交流の供給が受けられませんので苦労したこともありました。


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