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DCモータとP型とN型のHブリッジ回路でオン&ブレーキにより駆動しております。
駆動電圧は12Vのため、各ゲートにはゲートドライバを載せております。
デッドタイムの挿入にはCPLDを用いてスイッチ時に約250nsだけ両方OFFにしております。
また、DCモータの端子と直列にACS712という電流計測ICを入れております。
(電流計測IC用の5Vは3端子レギュレータを用いて作成しており、電源12Vは電池です。)

電流計測ICのローパスフィルタコンデンサをいくら変更してもFETのスイッチングONOFFタイミングに
出力に±200mV、幅1usecほどのノイズが生じており、詳細を調査したところ行き詰っております。

電流計測ICの電源5Vを測定すると、FETのスイッチングのタイミングで上記と同じ±200mVほどの
ノイズが生じております。ただし、3端子レギュレータからは30cmほどのケーブルがあり、
根元ではほとんど生じていません。また電流計測ICの電源のバイパスコンデンサ0.1uFや、
3端子レギュレータ付近にも電解コンデンサとセラミックコンデンサは入れてあります。
恐らく、この結果が電流計測ICの出力に乗ってしまうことで、ローパスフィルタが入っている
にも関わらず出力に高周波のノイズが入っていると考えています。
しかし、これが起こっている根本的な原因が掴めておりません。

この5V電源のばたつきの他にも、似たような影響が生じている箇所がありました。
FETをオン&ブレーキで駆動しており、テストではモータを単方向に回転させているため、
片側のハーフブリッジがスイッチし、もう一方のハーフブリッジはゲート電圧を常にGNDとしています。
この時、常にGNDとしているはずのP型とN型の両方のゲート電位について、スイッチング時に
±1~2Vほどのノイズが生じておりました。(負の電位は作っていないはずですが。)
また、ゲートドライバとゲートの接続をはずして、GNDに直接つないだ際にもどこかから
ノイズを拾ってくるのか同じ波形のままであり、ゲートドライバの電源と入力信号には
ノイズ的なものは見られなかったためにFET側に問題がありそうだと考えています。

電流計測ICの電源5Vと、FETゲート電位の2箇所におけるノイズの幅は、デッドタイムの250nsecにも
見えるため何か関係ありそうだと疑っています。

何か、よくある失敗をおかしていたりするのでしょうか?
お気付きの方が居られましたらぜひアドバイスをいただきたいです。

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A 回答 (4件)

今晩は、



まず、最初の問題:
1)
>電流計測ICのローパスフィルタコンデンサをいくら変更してもFETのスイッチングONOFFタイミングに
>出力に±200mV、幅1usecほどのノイズが生じており、詳細を調査したところ行き詰っております。

>電流計測ICの電源5Vを測定すると、FETのスイッチングのタイミングで上記と同じ±200mVほどの
>ノイズが生じております。ただし、3端子レギュレータからは30cmほどのケーブルがあり、
>根元ではほとんど生じていません。また電流計測ICの電源のバイパスコンデンサ0.1uFや、
>3端子レギュレータ付近にも電解コンデンサとセラミックコンデンサは入れてあります。

について。ここで言う出力とは電流計測IC(ACS712)のVOUT(pin7)を指していると理解します。
AS712のデータシートから、ローパスフィルタCFは内臓抵抗RF(INT)(1.7kΩ)とでハイカット
フィルタを構成し、CFを大きくしてゆけばカットオフ周波数ωc(=1/(2*π*CF*RF(INT))で
決定されるので)はどんどん小さくなってゆき検出器で検出されるノイズ(検出信号も同時に)
小さくなってゆくはずです。
 しかし、測定結果はCFの値によってVOUTは変化してないので、あきらかに異常です。更に
ICの電源端子Vcc-GND間にも0.1uFのデカップコンデンサが接続されているということですから。
 どうもこの測定されている±200mV、幅1usecほどのノイズは本当のVOUTの信号ではない他の
信号を測定しているのではないか?という疑問が可能性として考えられます。

次に、
2)
>この時、常にGNDとしているはずのP型とN型の両方のゲート電位について、スイッチング時に
>±1~2Vほどのノイズが生じておりました。(負の電位は作っていないはずですが。)
>また、ゲートドライバとゲートの接続をはずして、GNDに直接つないだ際にもどこかから
>ノイズを拾ってくるのか同じ波形のままであり、

 この現象の後半の部分、GNDに直接接続したゲートをオシロのプローブで回路のGNDを基準に
測定してもノイズ波形が観測されているって異常ですね。

 

 以上の1)および2)よりどうも、オシロで測定しているのは回路近傍の空間の電磁ノイズで
ある可能性が濃厚です。
 側定時にオシロプローブのGNDリードとプローブで小さな輪が出来ていませんか?
その輪が電磁ノイズを拾うアンテナになってしまってるんではないかと疑われます。
 これを確認するには、プローブのGNDリードをプローブの先端に向かってプローブ
に巻きつけてなるべくGNDリードとプローブでできる輪の面積を小さくして測定してみること
です。モータのような誘導性負荷をPWMドライブする場合は常に大きな電磁ノイズが
駆動回路基板に発生します。これは基本的なことです。ぜひ確認してみてください。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
御指摘いただいた通り、私も異常を感じております。
12Vと5Vの電源ラインを整理した後で、
ノイズの大きさが半分くらいになることを確認しました。
さらに、プローブや空中配線の位置を変えるとノイズが上下してしまいましたので、御指摘いただいた内容が怪しそうです。
現状では小さなブレットボードで実験しているので原因を消しきれませんが、次の実験ではこの結果を踏まえて改善したいと思います。

お礼日時:2012/03/04 17:54

ブレッドボードで、実験しているのなら、接触不良が考えられます。


しっかりと半田付けして調べるのが確実です。
それと、オシロスコープのGNDの取り方に問題は無いでしょうか?
電流が流れているGNDは電圧降下が起きます。
デッドタイムが250nSでノイズが1μSのノイズということなので、デッドタイム1μSより長くして、どのタイミングで発生しているかを調べると対策が確実になると思います。
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FETのゲート容量の放電経路と、ドレイン~ゲート間の帰還容量を介してゲートに戻って来る電流の経路をループで考えてみると良いと思います。

Gndは各部で夫々電位が違うだろうと想定されていますでしょうか。オシロスコープのプローブ先端のグランドリードをゲートドライバのGnd端子に接続したまま各部の電位を測定しているということはありませんでしょうか。
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この回答へのお礼

部品をブレッドボード周辺で追加追加しながらテストしているので、ループがよくわからない状態になっています。整理してみます。
ご指摘いただいた測定も、やってしまっていたかもしれないです。
ありがとうございます。

お礼日時:2012/03/01 08:42

オシロスコープの使い方が悪いと実際には存在しない信号が見える事が有ります。


まずは、そのノイズが本当に発生しているのかを確認する事が必要です。
ノイズが無いはずの所にオシロのプローブを当ててノイズが観測されないことを確認してください。
ノイズが無いはずの所とは、ICやFETのグランドや、パスコンの両端などです。
ここでノイズが見られるようであれば、オシロの使い方が悪いせいです。
特に、高速パルスの観測ではプローブの使い方が重要です。
下記URLを読んで参考にしてください。ヒント6~8のあたり
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989 …
こちらの図0.2、写真0.1も参考に
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/40/40981/409 …
予算が有るのであれば差動プローブを購入してください。
予算が無いのであれば、オシロの減算機能を利用して2本のプローブで差動測定が出来ます。

オシロを正しく使ってもノイズが見える場合の対策です。
モーターなどの大電流を流す回路のグランドラインと、制御系のグランドラインは別々に配線し、それらのグランドは1か所で接続します。
グランドを別にする為、制御系の電源は絶縁型のDC-DCコンバータで作るのが良いでしょう。

リンギングが発生するのは不要なインダクタンスが原因です。
不要なインダクタンスが小さくなるような配置配線が必要です。
インダクタンスはパルスが流れるループの面積に依存するのでこれを小さくします。
ループとは例えば、パスコンのプラス端子~FET~モータ~FET~パスコンのマイナス端子です。
配線を短くするのは勿論の事、配線で囲まれる面積も小さくします。
短く出来ない配線はより合わせるなどします。
それでもとりきれない分はスナバ回路で吸収します。
http://www.tsystem.jp/freecircuit/freecircuitrel …
モータの両端にC-Rの直列回路を接続します。接続する場所はFETの近くです。

これ以外にも対策するところは有るかもしれません。
ノイズ対策は具体的な部品の配置、配線の仕方に影響されます。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
十分に注意を払えていなかったことばかりなので、しっかり読ませていただき、確認していきたいと思います。

お礼日時:2012/03/01 08:46

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QハイパワーHブリッジの制御について

にっちもさっちも行かなくなったので質問させていただきます.

今,150Wのモーターを使ったロボットを製作しております.
モーターの制御用にHブリッジ回路を作ったのですが,高速で正転・逆転を繰り返すと
ハイサイドのFETが燃えてしまい,うまく動きません.

使用している回路は以下の通りです
http://www.geocities.jp/mimiin/tips/fet/fet.html

この回路(ローサイドPWM)を基本として,
・ローサイドのFETをP75N75に
・ハイサイドのFETを2SJ334に
・電源電圧を24Vに
・FETには放熱板とシリコングリスを塗り,熱対策を施してある
などの変更を加えています.

また,マイコン保護用に信号線には小信号用
スイッチングダイオード(順方向降下電圧0.8V)を入れてあります.
これのおかげか,FETが燃えてもマイコンに問題はないようです.

マイコンの電圧は5V(SH7125),PWM周波数は20kHzです.
また,PWMの各パルスにはそれぞれ2us程のオフ時間を入れてあります.

いまのところ
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等が犯人ではないかと思っていますが,今一つはっきりしません.

似たような経験のある方,関連しそうな書籍・サイトなどをご存知の方がいましたら
教えていただけると幸いです.

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Aベストアンサー

2SJ334のゲート電圧の絶対最大定格は±20Vです。
24Vを加えてはいけません。推奨する電圧は-10Vです。

>スイッチングダイオード(順方向降下電圧0.8V)を入れてあります.
これは全く良くありません。
ダイオードがオフした時はFET(2SK)のチャージは5.1kΩを通して放電するので短時間ではオフになりません。
これにより、ハイサイドのFETはすぐにはオフにならず、ローサイドのFETはすぐにオンになります。
その為ハイサイドとローサイドのFETが直列になり、よりストレスのかかるハイサイドが壊れるのです。
FETのドライブ回路は変更の必要が有ります。

MOSFETのゲートドライブ回路の能力が不足しています。
電力用MOSFETのゲートは大容量のコンデンサです。
2SJ334のゲート容量は3300pFも有ります。
2SJ334のデータシートは下記からダウンロードできます。
http://www.semicon.toshiba.co.jp/eng/product_detail/transistor/mosfet/1252453_13587.html
この容量を短時間で充放電する必要があるのでドライブ回路の出力インピーダンスは十分に低い必要が有ります。
どれだけのドライブ能力が必要かはゲートをオンオフするのに必要はチャージ量で決まります。
上記データシートの2頁のTotal gate chargeには110nc(ナノクーロン)と有ります。
このチャージを1usの間に供給しようとすると必要な電流値を Q=i*dt で求めるとdt=1usとして110mAとなります。(一定電流が流れるとして)
通常は専用のICを使用します。
例えば、ここから選べます。
http://www.micrel.jp/analog/pwic/mosfet-gatedriver/
http://www.indexpro.co.jp/search/search-ctg.asp?dcode=100574
あるいは下記のようにPNPとNPNのトランジスタ回路を使用します。
http://www.geocities.co.jp/Technopolis/5348/00-10gd6n.html

FETがオフになった時にはモーターの逆起電力による電流が発生しFETに流れます。
図の回路の場合、この電流はFETの寄生ダイオードに流れますが、このダイオードの周波数特性はよくありません。
別途、高速ダイオードによるフリーホイールダイオードの追加をお勧めします。

このような回路の検討を行うのでしたら、デジタルオシロスコープが有った方が良いです。

2SJ334のゲート電圧の絶対最大定格は±20Vです。
24Vを加えてはいけません。推奨する電圧は-10Vです。

>スイッチングダイオード(順方向降下電圧0.8V)を入れてあります.
これは全く良くありません。
ダイオードがオフした時はFET(2SK)のチャージは5.1kΩを通して放電するので短時間ではオフになりません。
これにより、ハイサイドのFETはすぐにはオフにならず、ローサイドのFETはすぐにオンになります。
その為ハイサイドとローサイドのFETが直列になり、よりストレスのかかるハイサイドが...続きを読む

Qモーターのノイズを除去する方法

あるお客様にICタグをつかった検品システムを提案しているのですが
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よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

13.5MHzということは、モータの磁界の影響ではないみたいですね。
定番のノイズ対策というのは、
・プラモデルのモータのようなブラシ有り直流モータ
 →端子間にコンデンサを入れる
といったやつです。モーターの方式ごとに違うと思いますので。
・モータからノイズが出ているのか、モーター電源の導線から出ているのかまずはっきりさせる
・シールド/アースをちゃんと取る
・電源の配線をシールド線にするとか、アルミ箔で巻いてみる
・インバーター式のモーターだったら、インバーター回路に対して、「高周波回路からの電磁波漏れ」の定番の対策を行う
・RFID読み取り装置の設置位置が変えられないから角度を変えてみて影響の少ない角度があるかどうか探す
・RFID読み取り機のどの部分にノイズが入ってきているのか明らかにする。
・RFID読み取り機の電源配線に電磁誘導が来ているのなら、シールドする、フェライトコアを入れる、コンデンサを入れる、など
・RFID読み取り機の出力信号配線に電磁誘導が来ているのなら、そちらに対策
・読み取りアンテナに直接(MHzの電磁ノイズが)入っているのなら、読み取り機側の対策は難しいのでモーター側をがんばる

といったあたりでしょうか。

とりあえずいろいろやってみて、駄目ならお金を払ってプロに頼んだ方が良いです。ノイズ対策は、やっかいなときは本当に素人ではどうしようもないくらいにやっかいなので。

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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?

QNch MOSFETによるHブリッジモータドライバのハイゲートについて

24V駆動のモータドライバをフルNchMOSFETで作ろうとしています。写真は半分だけ載せてあります。(見づらいですが…)
12V駆動では問題なく動くのですが、24Vにするとなるとロー側を先にONしてしまったときにモータの両端の電圧が最初GNDと同電位になってしまい、どうしてもハイゲートの電圧が20Vを超えてしまうと思います。これはもうソフト側で先にハイ側をONにするかブートストラップ方式にするしかないのでしょうか。(できればしたくない)

私は、ゲート-ソース間にツェナーダイオードを並列でつければ20Vを超えないのではないかと考えたのですが、どうも調べたところ損失?がとても大きくなり破壊されるため、直列?で接続するとかいうものを見つけたのですがいまひとつピンと来ません。(ツェナーダイオードは固定したい電圧の端子に並列に接続するもんだと思っていたもので)
個人的にはモータの逆起電力のフォトカプラへの流入防止も兼ねて、ツェナーダイオードに10k~100kΩくらいの抵抗を直列接続したものをゲートソース間に並列に接続すればいいのではと思ってます。

どなたか詳しい方、詳しい解説をお願い致します。

24V駆動のモータドライバをフルNchMOSFETで作ろうとしています。写真は半分だけ載せてあります。(見づらいですが…)
12V駆動では問題なく動くのですが、24Vにするとなるとロー側を先にONしてしまったときにモータの両端の電圧が最初GNDと同電位になってしまい、どうしてもハイゲートの電圧が20Vを超えてしまうと思います。これはもうソフト側で先にハイ側をONにするかブートストラップ方式にするしかないのでしょうか。(できればしたくない)

私は、ゲート-ソース間にツェナーダイオードを並列でつければ20...続きを読む

Aベストアンサー

最初の回答で書けばよかったんですが、

>「24Vにするとなるとロー側を先にONしてしまったときにモータの両端の電圧が最初GNDと同電位になってしまい、どうしてもハイゲートの電圧が20Vを超えてしまう」

 ここでおっしゃってる「ロー側を先にONしてしまった」は右側のロー側のFETのことですね。左側のロー側のFETはそれまでONだったのがOFFになって、その上のハイ側のFETのゲートに24Vかそれ以上の電圧が印加されるんですよね。
 この時にハイ側のFETソースはモーターの逆起電力でGND以下(正しくは左のロー側のFETのボディーダイオードの順方向電圧分低い電圧、約0.7Vくらい)になってます。こういう状態でハイ側の入力に例えば24Vの電圧が印加されるとゲート-ソース間の大きな内部容量(数千pF)へゲートの入力に接続された抵抗、この場合は10Ωを介して充電がかいしされます。
ゲートへの充電が始まるとゲート-ソース間の電圧は最初0Vから始まって徐々に大きくなってゆきます。そしてゲート-ソース間の電圧がFETのゲート閾値電圧(品種によって異なりますが数V)に達するとハイ側のこのFETのドレインからソースへ向かってドレイン電流が流れ始めます。この電流はモーターの逆気電圧を打ち消すように大きな電流となって流れます。その結果、ソース電圧は上昇し始めます。その結果、ゲート-ソース間電圧はソース電圧がドレイン電流の効果で上昇するため、せいぜいゲート閾値電圧の倍程度までしかあがりません。
 この状況を、シミュレーションで確かめてみました。添付したシミュレーションはハイ側のFETのゲート入力電圧Vinが0から24Vまで立ち上がった時のゲート電圧V(g1)、ゲート-ソース間電圧V(G1,M-)とモータのM-端子電圧 V(m-)、FET M1のドレイン電流Id(M1)を時間0から20nsecまで行ってます。
尚、条件は:
 ハイ側FETがONする直前のモーターの逆起電圧:17V(使用するモーターと負荷の状態によって実際は異なる)
 モーターの電機子抵抗Ra:5Ω
 使用NchFET:Infinion社のBSC027N04LS
        Ron=3mΩ
        Vth(ゲート閾値電圧)=2.89V
 ハイ側FETゲートドライブ入力信号:Vin  電圧=24V、立ち上がり時間=1nsec

最初の回答で書けばよかったんですが、

>「24Vにするとなるとロー側を先にONしてしまったときにモータの両端の電圧が最初GNDと同電位になってしまい、どうしてもハイゲートの電圧が20Vを超えてしまう」

 ここでおっしゃってる「ロー側を先にONしてしまった」は右側のロー側のFETのことですね。左側のロー側のFETはそれまでONだったのがOFFになって、その上のハイ側のFETのゲートに24Vかそれ以上の電圧が印加されるんですよね。
 この時にハイ側のFETソースはモーターの逆起電力でGND以下(正しくは左のロー...続きを読む

QAC100Vを整流するときコンデンサーの容量はどのくらい必要でしょうか

AC100Vを整流するときコンデンサーの容量はどのくらい必要でしょうか?
又耐圧は最低何V必要でしょうか?

Aベストアンサー

AC100Vをブリッジ整流回路で整流した場合で考え方を説明します。
普段目安の設計手法で、リップルの許容量でコンデンサ容量は増減してください。
出力電流を100mA~1Aと仮定します。
(実際の負荷条件で再計算してください。)

AC100Vの整流出力は
出力電圧;DC141V よってコンデンサの耐圧は+0.2倍から+0.5倍の余裕を見ると、
DC169VからDC211V の耐圧で、DC175WV(WV:ワーキングボルト)~DC225WVが必要です。

コンデンサ容量は、Cは(Cr;容量との比率として)
負荷電流はIL:0.1A~1A であるので、 RLを求めると
ωCは50Hzと60HZの内50Hzとし、x2倍のfc=100Hzとなり、2πfc=628 1/2πfc=0.00159 x1/C
RL=E/IL から RL(0.1A)=1414Ω、 RL(1A)=141.4Ω ・・・負荷抵抗であるから

Cr=n*ωC*RL Cr= 40~60程度にします。(実験に因る経験的な数値の比率です。)
n=1 は半波整流、n=2 は全波整流 RLを1.4K とすると
負荷電流はIL:0.1A の場合
Cr=40の時 ωC=40*2*1/RL →C=0.064/1400Ω → C(μF)=64/1.4KΩ 約47μF
Cr=60の時 ωC=60*2*1/RL →C=0.096/1400Ω → C(μF)=96/1.4KΩ 約68μF
負荷電流はIL:1A の場合
Cr=40の時 ωC=40*2*1/RL →C=0.064/140Ω → C(μF)=64/0.14KΩ 約470μF
Cr=60の時 ωC=60*2*1/RL →C=0.096/140Ω → C(μF)=96/0.14KΩ 約680μF

C(μF)は負荷電流に因り、47μF~680μF/175WV~225WV 程度の幅を持ちます。
下記のサイトは参考になりますよ。
3. 平滑コンデンサの最適値
http://bbradio.hp.infoseek.co.jp/psupply03/psupply03.html
 

AC100Vをブリッジ整流回路で整流した場合で考え方を説明します。
普段目安の設計手法で、リップルの許容量でコンデンサ容量は増減してください。
出力電流を100mA~1Aと仮定します。
(実際の負荷条件で再計算してください。)

AC100Vの整流出力は
出力電圧;DC141V よってコンデンサの耐圧は+0.2倍から+0.5倍の余裕を見ると、
DC169VからDC211V の耐圧で、DC175WV(WV:ワーキングボルト)~DC225WVが必要です。

コンデンサ容量は、Cは(Cr;容量との比率として)
負荷電流はIL:0.1A~1A であるので、 RLを...続きを読む

Qダイオードを使っても逆起電力が取れません。

直流の逆起電力を取る為に、電磁石を使用し直流を流して、スイッチの部分に並列して2個ダイオードを使い入力回路とは別の回路から、逆起電力を取ろうと思ったのですが、逆起電力はスイッチの部分から火花を散らし、取るどころか止めることすら出来ません。

前の質問で直流とも交流とも書かなかったので、スナバ回路を使うと書いてあったのですが、色々調べたらスナバは交流で使うもので、直流はダイオードだと判明し31DF(600V×2)を入れました。

ちなみに電圧、電流は50V10A位です。
スライダーを使い電圧は調整できますので、電圧が高いのであれば調整します。

スイッチは自作のスイッチで、切ったり入れたり1秒に20回発生します。
その逆起電力を直接或いはバッテリーに取りたいのですが、どうしたら宜しいでしょうか?

電気の事は素人なのであまり解りませんので、解かりやすい回答お願いします。

Aベストアンサー

ダイオードでサージ電圧を防止するなら、添付図左のように、負荷に逆並列にダイオードを入れます。(ダイオードは、負荷電流を流せるものでOKです。耐電圧も電源電圧程度でOKです。)
ただし、このままだと、負荷電流が0になるのにそれなりの時間が必要なので、ダイオードに抵抗を直列にいれて、電圧が出るようにすることもあります。
(負荷に蓄えられていた磁気エネルギーは、負荷自体やダイオード、ダイオードに直列にいれた抵抗で消費されます。)

スナバを使うなら、添付図右の回路。
ダイオードは負荷電流を流せる程度のものでOK。
コンデンサの容量は、負荷の磁気エネルギーを吸収したときの電圧上昇で決めます。
(容量を大きくしすぎると損失が増えるし、小さすぎると効果がでないので、適切な容量にスる必要がある。)
負荷に溜っていたエネルギー(+コンデンサを電源電圧で充電するのに必要なエネルギー)はダイオードに並列に入っている抵抗で、スイッチがONしたときに消費されます。

このコンデンサに溜ったエネルギーを電源に回生したり、スイッチがONするときに負荷に再度供給するタイプの回路もありますが、回路構成が複雑になるので割愛します。
(負荷に再度供給するタイプのは、スイッチを4個ブリッジ状に組み合わせて、ON/OFFの組合せで、コンデンサのつながりかたを変えるようなことをやってます。)

ダイオードでサージ電圧を防止するなら、添付図左のように、負荷に逆並列にダイオードを入れます。(ダイオードは、負荷電流を流せるものでOKです。耐電圧も電源電圧程度でOKです。)
ただし、このままだと、負荷電流が0になるのにそれなりの時間が必要なので、ダイオードに抵抗を直列にいれて、電圧が出るようにすることもあります。
(負荷に蓄えられていた磁気エネルギーは、負荷自体やダイオード、ダイオードに直列にいれた抵抗で消費されます。)

スナバを使うなら、添付図右の回路。
ダイオードは負荷電流...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

Qゲートにかける電圧の制限方法?(ゲートの保護回路)について

ゲートにかける電圧の制限方法?(ゲートの保護回路)について
こんにちは、以下について質問させてください。

まずは、現状を書きますと…
現在DCモータを回すのにFETでHブリッジを組んでいます。
回路図は写真のようにしようかと考えています。電源電圧は24Vです。

今回聞きたいのは、ゲートにかける電圧の制限方法です。制限という表現が合っているのかは解りませんが…
今回使用を考えているFETはVGSが±20Vの物です。今までは12V程度の電圧で制作していたのでゲートには0V-12V程度しか電圧がかからず、最大でもG-S間電位差は12V程度だったので写真(D1 ZDIODEとD2 ZDIODE無しの状態)のような回路図でもいけたのですが、
今回24VにしたことでG-S間電位差が最大24V程度となりFETの定格VGSをオーバーしてしまうため何かしら考慮する必要が出てきました。
というわけで、
インターネット(FET ディスクリート FAQ サポート ルネサスエレクトロニクス FAQ-ID : fet-1401 2SK1288の保護ダイオード)
       (URL:http://www2.renesas.com/faq/ja/f_fet.html)
を参考に写真(D1 ZDIODEとD2 ZDIODE有りの状態)のような回路を考えてみたのですが自分でも????というような感じです。
そもそも、ツェナダイオードをこのように使っても大丈夫でしょうか?
計算したところゲート電流は±300mA程度なのですが、ツェナダイオードは無事なのでしょうか?

この部分の動作は、
下段はプッシュプルからの出力とGNDとの電位差がツェナダイオードの電圧より大きくなった場合、カソードからアノードに向かって電流が流れ、R11に流れる電流が増えその結果、
抵抗部分での電圧降下が大きくなり、下段FETのゲート電圧はツェナダイオードの電圧と同じになる(ゲートにかかる最大電圧)。
上段はプッシュプルからの出力と電源電圧との電位差がツェナダイオードの電圧より大きくなった場合、カソードからアノードに向かって電流が流れ、R5に流れる電流が増えその結果、抵抗部分での電圧降下が大きくなり、上段FETのゲート電圧はツェナダイオードの電圧と同じになる(ゲートにかかる最小電圧)。
でいいのでしょうか???もし、そうだとすると現回路ではツェナダイオードに過電流が流れ(抵抗はFETの立ち上がり周波数を高くするために、かなり小さく(82Ωを予定)してあるので)、死んでしまうのではないか?などとも思うのですが(無事かと聞きつつも…)どうなのでしょうか??
仮に大丈夫だったとした場合、ツェナダイオードのスイッチングノイズ除去にコンデンサ(電解とセラコン)を入れようと思うのですが、効果は期待できるのでしょうか?入力容量が増えるだけのような気もするのですが…もし、メリットがあるとしたらそれぞれどの程度が望ましいんでしょうか?一様ツェナダイオードの電圧は12Vを予定していますがこの辺はカットアンドトライでやった方が無難でしょうか?

また、別案として
ゲートドライバ用に12V電源を作り、下段は0V-12V、上段は12V-24Vで信号をスイングさせようかとも考えたのですが、どう考えても上段のプッシュプルの前段が大変なことになりそう
なのは目に見えてるし…
G-S間に抵抗(抵抗6,12)を入れて分圧してゲート電圧を調整しようかとも考えたのですが、ゲート抵抗がそもそも、かなり小さいため追加の抵抗も小さくしなくてはならず、電力の無駄になってしまうため
今回は却下としました。今では抵抗5,10の1000倍程度以上を予定していますが特に根拠は無いです。今回の回路ではそんなに必要もないような気が…

基本的には写真のような回路図で行ってみたいのですが(ゲート保護は別として…)他に何かいい方法はないのでしょうか?また、一般的にどのような手法が用いられているのでしょうか?
よろしくお願いします。他にもお気づきの点があればご指摘いただけると嬉しいです。

先ほど処理や写真を間違えて2回ほど削除してしまいました。見てくださった方がいたらすみませんでした。

ゲートにかける電圧の制限方法?(ゲートの保護回路)について
こんにちは、以下について質問させてください。

まずは、現状を書きますと…
現在DCモータを回すのにFETでHブリッジを組んでいます。
回路図は写真のようにしようかと考えています。電源電圧は24Vです。

今回聞きたいのは、ゲートにかける電圧の制限方法です。制限という表現が合っているのかは解りませんが…
今回使用を考えているFETはVGSが±20Vの物です。今までは12V程度の電圧で制作していたのでゲートには0V-12V程度しか電圧がかからず、最大でもG...続きを読む

Aベストアンサー

絵が見えないんで、勝手に解釈して書きます。
上側はPch MOSFET、下側はNch MOSFETとすると、ツェナダイオードは添付図のように直列に入れます。
このときツェナダイオードの損失Pzは、ツェナダイオードの電圧をVz、順方向電圧をVf、電流をIz、MOSFETのゲート電流をIg、スイッチング周波数をfsとして、
MOSFETがONするときは ∫VzIzdt+
MOSFETがOFFするときは ∫(-Vf)(-Iz)dt
がスイッチング1周期の損失(Pz/fs)です。
Pz/fs=(Vz+Vf)∫Igdt
∴Pz=(Vz+Vf)Qgfs
MOSFETのデータシートからゲート蓄積電荷量Qgを求めればツェナダイオードの損失を求められます。
ツェナダイオードを質問のようにゲート-ソース間に並列に入れると、その損失はものすごく大きくなります。
例えば、ピークゲート電流を1Aとするとドライブ損失は上下で24×1×2=48Wとか!
とゆうわけで、定常状態でゲートにかける電圧を制限したかったら、ツェナダイオードは直列に入れるのが常識です。
もちろん、サージ保護ではゲート-ソース間に並列に入れます。

ツェナダイオードのスイッチングノイズ除去にコンデンサを入れるとゆうのは、初めて聞きました。
住んでる世界が違うようですから、同じ世界の住人の方が来るまでお待ちください。

絵が見えないんで、勝手に解釈して書きます。
上側はPch MOSFET、下側はNch MOSFETとすると、ツェナダイオードは添付図のように直列に入れます。
このときツェナダイオードの損失Pzは、ツェナダイオードの電圧をVz、順方向電圧をVf、電流をIz、MOSFETのゲート電流をIg、スイッチング周波数をfsとして、
MOSFETがONするときは ∫VzIzdt+
MOSFETがOFFするときは ∫(-Vf)(-Iz)dt
がスイッチング1周期の損失(Pz/fs)です。
Pz/fs=(Vz+Vf)∫Igdt
∴Pz=(Vz+Vf)Qgfs
MOSFETのデータシートからゲート蓄積電荷量Qgを求めれ...続きを読む

Q3相モータの動力線からのノイズ対策方法を教えてください。

3相モータの動力線からのノイズが大きく、周辺のPCの信号ラインに乗り、誤動作が発生しています。

PCの信号ライン側はシールドケーブルで対策方法を考えているのですが、3相モータ側も単線のシールドケーブルが良いのか、3線がツイストペアのように捩じられたケーブルの上にシールドされたものが良いのか判らず、教えてください。後者は調べても無いので、効果があるのなら自分で作ってみようか、市販品が無いのだから効果がないのか判らず、ご知見ある方いらっしゃいましたらお教えください。

Aベストアンサー

いちおう、CVTなどのトリプレックス線は、3線がねじられていますが、これは可とう性を高める為のもので、あまりノイズには効果は無いです。
モーター電源線のノイズ輻射を防ぐには、金属製の電線管に収納して、電線管の1端を接地します。
出来れば、単独で接地を取った方がノイズがまわるのを防ぐ事が出来ます。
信号線などは、シールドケーブルとする方が良い場合と、逆にシールドとしない方が良い場合があります。
ノイズ輻射原と平行に配線されている場合は、逆にノイズを拾う場合があるからです。
出来れば、制御信号線は、モーターなどの電源と接地は共用しないで、電源自体もトランスなどで絶縁した方が良いです。(タイトランスなどで、絶縁して、接地も分けた方が良いです)
どうしても、ノイズが強い場合は、ノイズ輻射原と銅製のセパレーターなどで遮蔽すると効果がある場合があります。
なお、シールド線を使用する場合は、両端を接地しないで、1端のみを接地するようにしてください。
シールド線が接地とループになると、電磁誘導の影響を受けやすくなります。
制御線も出来れば、金属管に収納した方が電磁誘導の影響を受けにくくなります。

いちおう、CVTなどのトリプレックス線は、3線がねじられていますが、これは可とう性を高める為のもので、あまりノイズには効果は無いです。
モーター電源線のノイズ輻射を防ぐには、金属製の電線管に収納して、電線管の1端を接地します。
出来れば、単独で接地を取った方がノイズがまわるのを防ぐ事が出来ます。
信号線などは、シールドケーブルとする方が良い場合と、逆にシールドとしない方が良い場合があります。
ノイズ輻射原と平行に配線されている場合は、逆にノイズを拾う場合があるからです。
出来れ...続きを読む

Q三相200Vを単相200Vで使用したい

三相200V電源を単相200V電源として使用したいのですが。
三相200Vの場合,R(赤)S(白)T(黒)の3線が電源として配線されておりますが,単相200Vととして使用する場合,R-S,R-T,S-Tのいづれを取っても良いのでしょうか。

以前にいづれかがアースに落ちている場合があると聞いたことがあり,この辺が不明なのですが。

Aベストアンサー

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バンクの三角 (またはV) 結線で一線接地。たぶん S線が接地されている。
(b) 灯動兼用バンクの V結線で、中性点接地。たぶん S線とT銭の中間で接地されている。

(a) のケースで単相負荷を取り出すには、三つに分割できる場合は、各相に均等になるように。(b) のケースでは、電灯と共用されている変圧器の容量が大きいので、中性点が接地されている相につなぐ。

【4】 電力会社との契約種別。
(a) 低圧。
(b) 高圧または特別高圧。

(a) の場合は電力会社の、(b) の場合は主任技術者の指示を仰ぐことが必要です。

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バ...続きを読む


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