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デジタル入力(入力端子A)への異常電圧の保護目的で使用する
クランプダイオードについての考え方について質問があります。

<質問1>
クランブダイオードは電源電圧にクランプするよう接続されています。
このとき正常に、電源電圧に[5v]、入力端子A [5V]が印加された場合、
入力端子Aの電圧は、クランプダイオードの順電圧よって、
0.6[V] 程度電圧が付加されて、5.6[V]となるのでしょうか?

<質問2>
であれば、例えばマイコンの入力電圧の最大定格が VCC+0.3V
の場合このようなクランプ回路は使用できないのでしょうか?

回路初心者で困っています御教示ください。。

Vcc----------
   |
   ▲       マイコン
   |       | ̄ ̄ ̄|
-------------|A    |
          |    |

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A 回答 (3件)

(1)いいえ


入力電圧が5.6V以下の場合はこのダイオードは機能しませんので入力電圧が5Vの時マイコンには5Vが印加されます。
入力電圧が5.6V以上の時5.6Vにクランプされます。

(2)最大定格が VCC+0.3Vこれがマイコンの破壊電圧であればこのクランプ回路は意味がありません。
入力電圧がVCC+0.3Vを越える可能性があるのなら、それなりの入力回路を用意する必要があります。
「クランプダイオードの順電圧について。」の回答画像1
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この回答へのお礼

御回答ありがとうございます。
いきなりむづかしそうな回路がでてきて、
あせってますが、理解できました!

お礼日時:2009/08/25 17:21

>ちなみに "1・2回路、4回路"ってどういったイメージでしょうか?



イメージって言うか・・・・
マイコン入力端子用の部分回路の事です。

#1さんが書いた回路図にはNOTゲートのロジテックICが書いてあったので、それについて書きました。
NOTゲートICの型番は多数ありますが、74HC04・05・06などなど。 1つのICで6回路のNOTゲートを持っています。
なので、マイコン入力端子を1・2個しか使わないのであれば、ICの変わりに、トランジスタを使えばコンパクトで安上がりかなっと思っただけです。
それに、NOTゲートICの等価回路では1ゲート分にトランジスタを2~5個使っています。

                 
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質問者様の回路図では、不十分ですね。


最低の安全策は左側画像。(最大6vまでの印加に対応)

#1さんのNOT-ICを使うのは4回路以上の時に使えば良いと思います。
1・2回路くらいなら右側画像で十分です。
「クランプダイオードの順電圧について。」の回答画像2
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この回答へのお礼

御回答ありがとうございます。
ちなみに "1・2回路、4回路"ってどういったイメージでしょうか?

お礼日時:2009/08/25 17:24

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Qサージ吸収ダイオードのクランプ電圧について

サージ吸収ダイオードの原理について理解が追いついていないことがあるので質問させてください。
詳しい回路は省きますが、ツェナー電圧の規格が27Vのダイオードを使用してサージ試験(JASO D-1(110V)準拠)を行いましたが、オシロで電圧を確認するとダイオードの後段の電圧がクリップされずに約34Vとなっていました。
ダイオードの仕様では、ツェナー電圧27Vとなっていますが、なぜ27Vにクリップされないのでしょうか?
電圧34Vとなるのは瞬間なので問題ないということでしょうか?
また、ツェナー電圧40VのZSH5MT40Cの場合も同様の試験を行うとダイオードの後段の電圧は約50Vとなりました。

いろいろ調べてみたのですが、サージ吸収ダイオードは、電圧を仕様の通りにクリップするとしか判りませんでしたので、なぜそうなるのか原理や参考になる本等も教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

No.1の方の回答の他にいくつか可能性のある現象があります。
もしサージの立ち上がりが速いとかサージ自体が細い場合は
観測方法によって非常に大きな誤差が出ることがあります。
誤差と言うより、測れていないと言った方が良いくらいの
全く違った値が測れることもあります。

これらは、ほとんど、「線のインダクタンス」によります。
ツェナーダイオードがサージ電圧をクリップする原理は、ツェナー
の電圧が上がるとその内部抵抗が急激に低くなることによるもの
です。ところが、配線が長いと、ツェナーと直列に「配線」という
インダクタが入るので、トータルのインピーダンスが低くなりません。
例えば、ツェナーの内部インピーダンス = 10Ω、配線の
インピーダンス = 200OΩ とすれば、直列になるとツェナーの
特性が活かされないことになります。

もうひとつ、観測上の問題もあり得ます。特にGNDのつなぎ方です。
サージが実際にクリップされている状態では、サージから大きな
電流がツェナーに流れます。この通路内では、やはりインダクタンス
に電圧が発生します。ここで発生したスパイク状の電圧も一緒に
測ってはいないでしょうか。

ツェナーの端子の直近で、オシロのGNDもループを構成しないように
接続すれば正しい観測ができます。スピードにもよりますがオシロ
のプローブの先端を抜いて、GND線ではなく、プローブ先端のGNDを
使って短くつなぐのが最も正しい観測方法です。

No.1の方の回答の他にいくつか可能性のある現象があります。
もしサージの立ち上がりが速いとかサージ自体が細い場合は
観測方法によって非常に大きな誤差が出ることがあります。
誤差と言うより、測れていないと言った方が良いくらいの
全く違った値が測れることもあります。

これらは、ほとんど、「線のインダクタンス」によります。
ツェナーダイオードがサージ電圧をクリップする原理は、ツェナー
の電圧が上がるとその内部抵抗が急激に低くなることによるもの
です。ところが、配線が長いと、ツェ...続きを読む

QIC未使用端子処理のプルダウン/プルアップ抵抗

2点質問させて頂きます。

1点目
ICの未使用端子処理は、抵抗を介してプルダウンまたはプルアップ抵抗を接続して下さいという記述を多々見ます。普段、10kΩを繋いでいるのですが疑問があります。

この抵抗はどれだけ小さくても、またどれだけ大きくても良いのでしょうか。理由も併せて教えて頂けないでしょうか。抵抗が必要な理由も理解できません。

2点目
常にHレベル入力 / 常にLレベル入力の端子は抵抗を介さずに電源ライン / GNDに繋いでも良いのではないでしょうか。そのような回路は見たことがないので問題があるためだと思いますが、何故なのでしょうか…。

以上、よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

こんにちは。

ごもっともな疑問と思います。私も悩んだことがあります。
2点まとめて回答してみましょう。
ポイントは、「基本的には、おっしゃるとおり、電源/GNDに直付けでよい。まあ、わずかながらの”消費電流”を考えると・・・」

 まず、プルアップ/ダウンの必要性はご理解のようですね。入力端子については、周囲の雑音(電磁波)により電圧が変動すると中にある(増幅または増幅同等の機能のある)回路が動作してしまい、それにより回路内部にさらなる雑音を発生させたり消費電流が大きくなったりするので、これを止めたいというもの。

 これを止めるためには入力端子の電圧を確定させればよいので、電源やGNDに直付けでも良いだろうというご意見はそのとおりで、質問者さんはご経験になっていないようですが、私は実用回路でもしばしば目にしています。(特にGNDに直付け。)

 さて、他方、抵抗を介してのプルアップ/ダウンも多いですね。これは、主に「消費電流」に関する次のような考え方によります。
・ICなどの入力端子が流れ出し型なのか流れ込み型なのかわからない
 話の単純化のためにバイポーラトランジスタ(FETではない旧来型トランジスタ)を前提にしてお話しましょう。
トランジスタにはPNP型とNPN型があり、いずれも入力端子は「ベース」と呼ばれますが、PNP型はベースから電流が流れ出そうとしており、大きく流れ出させる(Lo。GNDにつなぐ)とオンになります。
この際、入力端子回路そのもので電流(電力)を食うほか、内部の(少なくとも初段の)トランジスタも大きな電流を消費します。
NPN型では流れ込み型なので、入力電流を大きく流れ込ませる(Hi。電源ラインにつなぐ)と消費電流が大きくなります。
 このため、プルアップ/ダウンはPNPならアップ、NPNならダウンにしたいところですが、ICごとにいちいち内部回路(等価回路)を確認するのは大変。
 そこで、適当に抵抗をつないで妥協を図る・・・というのはご理解いただけるでしょう。
(消費電力を極限まで低下させる場合で量産品として社会的影響が大きい場合などはIC内部の等価回路まで確認してアップ/ダウンを決めます)

・抵抗値の適正な値は?
 さて、基本的には短絡(0オーム)でも良いので、抵抗値問題としては「どのくらい大きくできるか」・・・になりますね。
 抵抗を入れるのが妥協策である以上、最終的には消費電流と耐ノイズ性の妥協点であり、経験という面になってきますが、関係するのは「入力インピーダンス」になります。
「入力インピーダンス」は見かけ上の入力端子(とGND間)の抵抗で、通常はこれが極めて大きい故に端子電圧が「あばれる」ことになりますので、外付け抵抗はこれより十分に小さい必要があります。
 これも、結局はICごとに異なるので、最適な値というのは内部等価回路を知って決めることになりますが、もともと大した問題ではないので、経験的に多くのICが100kオーム~1Mオームのインピーダンスを持つことを前提に、それより十分小さい値として1k~10kオーム程度を選ぶ・・・というところでしょう。
 さらに、余談ですが、私は、自分で作った回路(装置)に後日、臨時のテストや修正、改造を加えることが多く、その際には配線が小さすぎてプルアップ抵抗を切り離すのに苦労することがあるので、大き目の10k~50kオームを選んでおきます。すると、プルアップ(hi)に固定したものを臨時にLo(GNDに短絡)したり、プルアップを放置したまま前段に別の回路を接続するといった無茶なことも可能です。(事前に短絡してあると変更の際は必ず切らなければならない)

 さてさて、いかがでしょうか。
私が見落としている理由もあるかもしれませんが、お役に立てば幸いです。

こんにちは。

ごもっともな疑問と思います。私も悩んだことがあります。
2点まとめて回答してみましょう。
ポイントは、「基本的には、おっしゃるとおり、電源/GNDに直付けでよい。まあ、わずかながらの”消費電流”を考えると・・・」

 まず、プルアップ/ダウンの必要性はご理解のようですね。入力端子については、周囲の雑音(電磁波)により電圧が変動すると中にある(増幅または増幅同等の機能のある)回路が動作してしまい、それにより回路内部にさらなる雑音を発生させたり消費電流が大きくなったりするの...続きを読む

Qオペアンプに使用するパスコンは何故0.1μFなのでしょう?

いろいろ本を見てもパスコンは0.1μFをつければいい。という内容が多く、
何故パスコンの容量が0.1μFがいいかというのがわかりません。
計算式とかがあるのでしょうか?

Aベストアンサー

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけです。
(従って、当然のことですが、10MHz~1GHzを扱うデバイスでは0.1μFでは不十分で、0.01μF~10pFといったキャパシタを並列に入れる必要が出てきます)

では低域の問題はどうでしょうか?
0.1μFは1MHzで2Ω、100kHzでは20Ωとなり、そろそろお役御免です。
この辺りからは、電源側に入れた、より大容量のキャパシタが守備を受け持つことになります。
(この「連携を考えることが、パスコン設計の重要なポイント」です)

ここで考えなければならないのが、この大容量キャパシタと0.1μFセラコンとの距離です。
10MHzは波長30mです。
したがって、(これも大ざっぱな言い方ですが)この1/4λの1/10、すなわち75cmくらいまでは、回路インピーダンスを問題にしなくてよいと考えます。

「1/40」はひとつの目安で、人によって違うと思いますが、経験上、大体これくらいを見ておけば、あまり問題になることはありません。
厳密には、実際に回路を動作させ、て異常が出ればパスコン容量を変えてみる、といった
手法をとります。

上記URLは、横軸目盛りがはっきりしていないので、お詫びにいくつかのパスコンに関するURLを貼っておきます。
ご参考にしてください。
http://www.rohm.co.jp/en/capacitor/what7-j.html
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/contents/2004/tr0409/0409swpw.pdf
http://www.murata.co.jp/articles/ta0463.html

参考URL:http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけ...続きを読む

QESD保護ダイオードの利点は?

ESD保護ダイオードというものがありますが、これは、一般のダイオード2個を使って電源とGND間にクランプして接続する方法と比較してどういうメリットがあるのでしょうか?(ESD保護ダイオードは低容量品を除いて端子間容量も大きい感じですし、これを使うメリットがよく理解できてません)

Aベストアンサー

使用するダイオードの数が1本で済むだけではなく、以下のような違い、メリットがあります。

 一般のダイオード2個を使って電源とGND間にクランプして接続する方法の場合、プラス極性の
ESDが加わった場合、電流はダイオードの順方向に流れて電源へ流れ込みます。電源に流れ込ん
だ大きな電流によって電源の電圧が上昇します。それにより電源にぶら下がっている他の部品が
破壊される、あるいは電源が破壊されてしまう危険性があります。

 一方、ESD保護ダイオードは構造的にはツェナー・ダイオードですので、プラス極性のESDが加
わった場合にはそのツェナー電圧(通常数V)で電圧がクランプされます。また、電流は
ダイオードのカソードからアノードを経由してGNDへ流れます。

 結果として、クランプダイオードの場合のような電源への流れ込みは起きません。

 また、マイナス極性のESDが加わった場合は両方ともGNDからダイオードの順方向に電流は流れ
ます。したがってマイナス極性のESDに対しては全く同じ動作になります。

 容量については高速なラインに使用する場合は低容量品が選べますので地区に問題には
ならないようでです。

使用するダイオードの数が1本で済むだけではなく、以下のような違い、メリットがあります。

 一般のダイオード2個を使って電源とGND間にクランプして接続する方法の場合、プラス極性の
ESDが加わった場合、電流はダイオードの順方向に流れて電源へ流れ込みます。電源に流れ込ん
だ大きな電流によって電源の電圧が上昇します。それにより電源にぶら下がっている他の部品が
破壊される、あるいは電源が破壊されてしまう危険性があります。

 一方、ESD保護ダイオードは構造的にはツェナー・ダイオードですので...続きを読む

Qディレーティングの考え方

コンデンサのディレーティングを求めたいのですが、
データシートの何を見たらいいのでしょうか。
たとえば、+15Vのところに定格25Vのコンデンサをパスコンとして使用する場合、どの程度余裕をみたらいいのか、などデータシートのどの部分を参考にしたらいいのか、教えてください。

宜しくお願いします。

Aベストアンサー

私の経験の範囲では(若い頃設計してたというだけで最近の様子には疎いのですが):

個々の部品型名のデータシートにおいて、定格にたいしてどの程度の余裕をもったらどの程度信頼性が変わるか、ということを示したものは殆ど見たことがありません。
ディレーティングの程度で寿命がどれだけ延びるというデータを取るのは極めて大変なので(定格をどれだけ超えたらどれだけ寿命が縮まるというのはわりと楽にデータが取れますが、寿命が延びる方は大変)、責任持って言える数字を出せないからでしょう。

そのかわり、本その他の出版物において、どの程度のディレーティングでどの程度故障率が変わるというデータ例とか一般的蓄積経験とかの情報が載っていて、電解コンデンサならどうだ、積層セラミックならどうだ、金属皮膜抵抗は、バイポーラICは等々について記されています。こういう専門文献はなかなか入手しにくく高額ですが。大手電機企業では社内にデータが蓄積されていますけど。

現場の設計ではそういうものを見るときもあるけど、いちいち見ないほうが多い。見ないのは、特定のメーカの特定の部品型名についても同じことが言える保証は無いから。上記のような資料でざっとこんなもんか、と傾向を知った上であとは自分の感覚でディレーティングする、となります。
それと、ディレーティングは設計者のポリシーで決まるものです。やたらディレーティングしていたらコストも実装スペースも高くなる、しかし定格一杯で使わないのもこれまた常識。何はさておき信頼性だという設計にするかどうか。そうしたところでどこかにポカは出るので結局信頼性テストが要るわけですが。

定格25Vを15Vで使うというのは、現場感覚で言えば、適当なところだと思いますよ。電解コンデンサだったら、ディレーティングしすぎるとかえってダメだと聞きましたが(古い時代のことで最近の電解コンデンサはこういうことはないのかもしれませんが)、それを考えても適当なところ。

私の経験の範囲では(若い頃設計してたというだけで最近の様子には疎いのですが):

個々の部品型名のデータシートにおいて、定格にたいしてどの程度の余裕をもったらどの程度信頼性が変わるか、ということを示したものは殆ど見たことがありません。
ディレーティングの程度で寿命がどれだけ延びるというデータを取るのは極めて大変なので(定格をどれだけ超えたらどれだけ寿命が縮まるというのはわりと楽にデータが取れますが、寿命が延びる方は大変)、責任持って言える数字を出せないからでしょう。

そ...続きを読む

QMOSFETの順方向降下電圧は?

少し大きい電流をON-OFFしようとIR製FET、IRFP2907PbFを買って、とりあえず動作実験と思いVDSS=10V、RL=10+1Ω、VGS=10V、Rg=50Ω、Rgs=10kΩの回路を構成し、入力は普通の押しボタンで実験してみました。1Ωは電流値検出用です。
検出用の1Ωの両端電圧を観察すると本来は約1Vが検出できるはずなのに0.6V位しかありません。念のためRL全体の両端電圧を測ると約6Vでした。VDSSを12V、15Vと変えてみたところ、RL両端電圧はそれぞれ約8V、約11Vで、いずれの場合もFETでの電圧降下が約4Vと観測できました。1Ωの両端も比例しています。
データシートのID特性ではVDSが0.1Vから示されているのに電圧降下が4Vではおかしいと思うのですが。また、IDma=209A、PD=470Wからして4Vも電圧降下があれば定格電流でPD許容値を超えてしまいます。
なぜ、4Vも電圧降下するのか、何か取り違えているのでしょうか?どうすればいいのでしょうか!どなたか、教えてください。

Aベストアンサー

回路が解りました。やはりNo.2の方の回答のように負荷がソース
についているのですね。ゲート電圧は最大電源電圧まで与えられ
ますが、FETにとって、入力電圧(ドライブの元)はあくまで
ゲート電圧とソース電圧の差です。別な言い方をすると、ゲート
~ソース間の電圧がドレイン電流を決めます。

もし、この負荷の両端に電源電圧(たとえば10V)が加わると
しましょう。これはFETの内部抵抗が0になっているという
理想的な状態です。このときソース電圧は10Vですから、ゲート
電圧を例えば19VにしたときにFETにとって9Vの入力が与えられた
ことになる訳です。

ゲートドライブの電源とドレイン側の電源を別にして、ドレイン
電源を1Vにしたときなどは、まさに上記の状態になっています。

負荷の一端をGNDしなくて良いのであれば、負荷をドレイン側に
入れれば、問題は解決します。こうすればソース電圧は常に
0Vですので、ゲート電圧=FETの入力電圧となります。

もやもやは解消しましたでしょうか。

Qプルアップ抵抗値の決め方について

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調節していって電圧降下が0.9Vとなるように設定するのでしょうか。どうぞご助力お願いします。



以下、理解の補足です。
・理解その1
ふつう、こういう場合は抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が決まっていることが前提だと考えていました。V=IRを計算するためには、この変数のうち2つを知っていなければならないからです。
また、例えば5V/2Aの電源を使った場合、マイコン周りは電源ラインからの分岐が多いため、この抵抗に2A全てが流るわけではないことも理解しています。

電源ラインからは「使う電流」だけ引っ張るイメージだと理解しているのですが、その「使う電流」が分からないため抵抗値を決定できません。(ポート入力電流の最大定格はありますが…)


・理解その2
理解その1で書いたように、抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が必要だと理解しています。図2を例に説明します。Rの値を決めたいとします。
CD間の電圧降下が5Vであることと、回路全体を流れる電流が2Aであることから、キルヒホッフの法則より簡単にRの値とそれぞれの抵抗に流れる電流が分かります。今回の例もこれと同じように考えられないのでしょうか。

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調...続きを読む

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。
 このように必要以上にベース電流を流すことをオーバードライブと言いますが、そのオーバードライブの度合いをオーバードライブ係数、Kov=Ic/Ib で定義します。コレクタ電流を100mA流し、ベース電流を10mA流せばオーバードライブ係数、Kovは 10になります。
 実際にトランジスタをスイッチとして使用する場合はこのオーバードライブ係数を目安にして、ベース電流を流すように設計します。その際、ベースーエミッタ間の電圧VBEが計算上必要になりますのでこのベース・エミッタ間飽和電圧を使います。例えば、NPNトランジスタをONさせてコレクタに100mA流す場合、ベースにコレクタ電流のKov分の1の電流を流すようにベースと信号源の間の抵抗値RBを計算します。信号源の「H」の電圧が2.5Vの場合、RBはベース・エミッタ間飽和電圧をVBE(sat)とすれば、

    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ペルチェ素子で冷却したいのですが・・・・

30cm四方ほどのアルミ板の表面を-60℃~-70℃ぐらいに
冷却したいのですが、ペルチェ素子で冷却するのは
可能でしょうか?

また可能とすれば、そのようなぺルチェ素子を安く購入できる
方法がもしありましたら教えて頂きたいのですが・・・

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ペルチエ素子の最初の利用はコンピュウタ-の内部の空気冷却に使用されたが冷却効果がよいので内部の機器に水滴がつくので利用されなくなりましたが、その後、コンピュウタ-の機器類も常温で使用してもトラブルも無くなり最近脚光を浴びていると聞いています。
私が知っている限り現在ぺルチェ素子を使用されている品物は電気式のク-ラ-ボックスとか精米機等に使用しているようです。
-60℃~-70℃に冷却可能か如何かについては電流値(電圧)と冷却効果のグラフが手元に無いのでうろ覚えで申し訳ないのですが可能かも知れません。
日本のぺルチェ素子で最先端の研究をしているのは松下電器(冷蔵庫等への応用)と言われていますので私も資料を請求(返信用の切手同封)しましたが返信無しで相手にして貰えませんでした。
tosainuさんが学生でしたら資料をもらえるかも知れません。
もう一つの方法は50代から60代のの工学部電気の教授及び工学部を卒業された人なら必ず知っているはずなので、そのような人に聞かれたらよいかと思います。
品物は日本では製造されてなく台湾で製作されていると聞いています。
価格は規格品なら数千円ですが規格から外れると何十万とするそうです。
ちなみに私は苦労してインタ-ネットで検索して探しましたが確か秋葉原の電気店のホ-ムぺ-ジで資料をダウンロ-ドをした事を覚えています。
tosainuの御役に立てなくて申し訳ないのですが私の知っていることはこのぐらいです。

ペルチエ素子の最初の利用はコンピュウタ-の内部の空気冷却に使用されたが冷却効果がよいので内部の機器に水滴がつくので利用されなくなりましたが、その後、コンピュウタ-の機器類も常温で使用してもトラブルも無くなり最近脚光を浴びていると聞いています。
私が知っている限り現在ぺルチェ素子を使用されている品物は電気式のク-ラ-ボックスとか精米機等に使用しているようです。
-60℃~-70℃に冷却可能か如何かについては電流値(電圧)と冷却効果のグラフが手元に無いのでうろ覚えで申し訳ないのですが可能...続きを読む

Q逆起電力防止のダイオードについて

仕事で基板の修理をしている者です。まだまだ回路図が解り始めて半年程度しか経っていないので初心者です。回路図でしばしば逆起電力防止のダイオードを見かけるのですが、その役割が理解できません。例えば+5V-GND間にリレーのコイルと逆起電力防止のダイオードが入っている場合、このダイオードはどんな時どのような役割を果たすのでしょうか?詳しい方どうぞご教示下さい。

Aベストアンサー

そうですね。確かに分かり難いところですが、次のように考えられたらいいかと思います。
トランジスタが導通している時は、コイルは電源の負荷なので電源側が電圧は高いですが、トランジスタが不導通になると、電源とは片線しか繋がっていないのでもはや負荷では有りません。そして、コイルとダイオードの関係でいうと、今度はコイルが電源でダイオードが負荷になります。コイルはそれまで蓄えていたエネルギー(LII/2)を放出するので、その間は電源となるのです。電源は電流が出てゆくところが+で、帰ってくるところは-です。ダイオードは負荷だから、電流の入ってくるほうが出るほうよりも電圧は高いです。つまり、トランジスタがOFF、ダイオードがONとなった瞬間に、コイルの電圧は+-が反転するのです。従ってコレクタの電圧がその分上昇するのです。
如何でしょうか? 納得できましたでしょうか?


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