電圧のレギュレイトについて教えてください

電源装置の電圧を降下させモータドライバに与えようと考えており、何がベストなのか判断が付かないためご指摘を頂きたいと思います。

電源装置　Output DC36V, 3.3A
　　↓
レギュレータ
　　↓
モータドライバ　Input DC24V±10%, 1.0A
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電圧降下の方法

１．モータドライバが1.0Aを引き込むので１２Ｖの電圧降下を１２Ω抵抗器のみで接続するのはどうなのでしょうか
オームの式：Ｒ＝１２V÷１A　＝１２Ω

２．整流ダイオードの電圧降下が１Ｖくらいなので、１２個直列に電源装置とモータドライバの間に接続するのはどうなのでしょうか

３．２４Ｖの定電圧ダイオードを用いて電圧降下させるのはどうなのでしょうか。

４．ＬＭ３３８のレギュレータを用いることを考えたところ、放熱器なしの許容損失と流れる電流は
　ＰＤ＝（１２５－５０）／５０　＝　１．５　Ｗ
　Ｉ＝１．５／（３６－２４）　＝　０．１２５　Ａ
モータドライバが１．０Ａを引き込むので、１．０Ａ流せるよう放熱器の選定を許容損失と電流よりおこなうと
　ＰＤ＝（１２５－５０）／（４＋１＋θsa）
　Ｉ＝ＰＤ／（３６－２４）
このＩが１．０になればいいので
　１．０＝ＰＤ／（３６－２４）
　１．０＝７５／（５＋θsa)／１２
　 θsa　＝７５／１２－５
　　　　＝１．２５
熱抵抗が1.25の放熱器はパソコンのＣＰクーラーぐらいしか見つからなかったのですが、そんな馬鹿でかいものをつけるのは一般的なんですか？

以上、多々意味不明なところがあると思いますが、よろしくお願いいたします。

No.5 ベストアンサー 回答者： candle2007 回答日時： 2007/06/13 00:38

４．項の放熱設計について、どなたもご意見を入れておられないので、この点について見解を入れさせていただきます。

結論からいうとこの計算結果は正しいです。
ちなみに1.25℃/Wを資料から拾ってくると、ほぼ1,000cm2の表面積となります。
http://www.necel.com/ja/faq/f_therma.html#0006

これは大雑把に言って、フィン高 50mm、幅100mmのフィンが20枚付いたものとなります。
フィン間隔が10mmとして、幅100mmx長さ190mmサイズです。
かなりの大きさです。

たった12Wの放熱をするのに、何故こんな大きなものが必要になるのか考えてみました。

一つは周囲温度を50℃と設定したことが原因です。
一般には周囲温度25℃で設計します。
もし25℃なら放熱板の熱抵抗は3.3℃/Wでよく、所要面積は300cm2程度でよいことになります。
しかし、周囲に発熱源がある場合はこの程度の温度設定も仕方ないでしょう。

もう一つは、フィラー（絶縁シート）の熱抵抗を1℃/Wと設定したことです。
これは、熱伝導の良い材料を使用すれば、0.2℃/Wくらいには簡単に下げられるのではないでしょうか。
http://www.micforg.co.jp/jp/c_tim.html

フィラーだけでも0.2℃/Wにできれば、放熱板の熱抵抗は2.05℃/W、放熱板面積でざっと400cm2です。
前述の半分以下です。

最大の理由は、LM338の熱抵抗が4℃/Wとかなり大きいことです。
一般には「デバイスの熱抵抗と放熱板の熱抵抗がほぼ等しい」ような設計をするのが普通です。
この考え方をとるとすれば、このLM338では
　　P=(125-50)℃/(4+4)℃/W≒9W
くらいにとるのが妥当ということになるでしょう。
これ以上欲張った場合、突如として上述のような巨大放熱板が必要になるのはやむを得ません。

LM338にもいろいろあって、ナショセミが4℃/Wと一番大きいですね。
リニヤーテクノロジーやSTエレクトロニクスのLM338は1℃/Wです。
このあたりを使えば放熱板もかなり小さくできそうです。
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/ …
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/42 …
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/ …

電源供給方法については、他の方も言っておられるように、起動時突入電流が問題です。
突入電流は負荷によって変わりますので何とも言えません。
一度実測されてから、１．２．案を再検討されるのがよろしいかと思います。（４．案も）

なお、３案はモーター停止時、無駄な電力をダイオードで消費することになるのであまりお奨めできません。

参考URL：http://www.necel.com/ja/faq/f_therma.html#0006

No.4 回答者： moto21 回答日時： 2007/06/06 20:39

どの様なモーターでどんなモータードライバーか分かりませんが仕様の１（Ａ）はいつも流れているか確認する必要があると思います。

普通は負荷の増減で大きく変化します。

その観点で１の方法はドライバーの入力電圧範囲を外れると思いますが
２の方法も確実性は？の気がします。

No.3 回答者： esezou 回答日時： 2007/06/06 16:24

itakazetotaiyouさん、こんにちは。

ベストな方法は、電源装置を２４Ｖ仕様に変更することです、その上で。

電源装置が交換出来ないときにとりうるベストな方法は、３６Ｖ入力２４Ｖ出力のＳＷ電源（降圧コンバータ）を導入することです。
知る限りこの電圧の市販品はないか探すのが困難です。

次善の方法は、質問者さんの　４．ドロッパ型レギュレータを導入する方法ですが、ご質問の熱抵抗の計算が正しいとすれば、１０Ｗの消費電力ですから、そこそこ大きな放熱器となります。
手元の資料では、１０００ｃｍ２以上の表面積が必要です。
フィンがついているタイプでも５ｃｍ角では足りません。

直接の回答ですが、

>１．モータドライバが1.0Aを引き込むので１２Ｖの電圧降下を１２Ω抵抗器のみで接続する

モータードライバは常時、安定して１．０Ａ流す訳ではないので、抵抗による方法は採用できません。

２．整流ダイオードの電圧降下が１Ｖくらいなので
Ｖｆ値はダイオードにより違いますし、この方法は通常の設計方法（素子の使用条件）から逸脱しますのでおすすめできません。温度変化等に弱いと推定します。
一時的実験的方法としてのみ使うべきでしょう。

３．２４Ｖの定電圧ダイオードを用いて電圧降下させるのは
１０Ｗ以上の損失の定電圧ダイオードは入手困難でしょう。通常トランジスタでバッファしますがこれは４の方法と同義。

４．熱抵抗設計条件は良く検討してください。各数字根拠が私には確認できませんでしたので。

No.2 回答者： tetsumyi 回答日時： 2007/06/06 14:14

単純に電圧降下させる方法は発熱し電力が無駄になりますのでお勧めできません。

モータは起動時に多くの電流が流れますので、充分電流に余裕のあるDC－DCコンバータを使うほうが優れています。
例えば秋月電子の
「５～２５Ｖ（最大４Ａ）可変スイッチング定電圧電源キット」を使うことができると思います。
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=dcdc

No.1 回答者： otto0001otto 回答日時： 2007/06/06 13:27

挙げられた方法はどれも実用的ではありません。

普通にＤＣ－ＤＣとかＤＣ電源を使えば良いと
思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
ＤＣ－ＤＣやＤＣ電源も見てみます

お礼日時：2007/07/19 15:17