趣味で電気的な実験をしていて、よく分からない現象がおきます。
幅7センチほどのU型のトランスコアに銅線を500回ほど巻いた電磁石を直列に4個ほどつないで、
トランジスタのコレクタ(またはFETのドレイン)につなぎます。トランジスタのベースに40Hz、デュ
ーティ比0.2ほどの矩形波のパルス電流を入力したとき、コレクタ側の直流電流計のメータは
100ミリアンペアを示します。この状態で安定して電流が流れ続けるのですが、ベース側の可変抵抗
値を少し小さくして、コレクタに流れる電流を例えば120ミリアンペアに増やしたとします。すると、電
流値がすこしずつ大きくなっていき、しまいにはどさっと流れてトランジスタが壊れてしまいます。
理想としては120ミリアンペアに増やしたとしても、その状態で安定して電流が流れ続けてくれれば
いいのですが、実際には少しずつ電流値が増えていきます。どさっと流れるまで大体10秒くらいで
しょうか。
トランジスタのコレクタにはファーストリカバリダイオードをつないで、電源側に逆起電力を逃がす
ようにしています。完全に逃がしきれているかはわかりませんが。
トランジスタのベースには50キロオーム可変抵抗と33オーム抵抗を直列につないで、可変抵抗で
ベースの電流を調整。
パルスの信号源はTTL汎用ロジックICで5Vが出力されてます。
電源は12ボルトバッテリーを4つ直列につないで48ボルトです。
使用したトランジスタ、FETは
トランジスタ 2SC4793 230V1A
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02511/
MOS-FET FQPF3N90(900V2A)
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01195/
↑どちらも定格は十分に満たしているように思うのですが。
理想としては定格の7割ぐらいの電流を流したいのですが、0.1アンペア以上流せなくて困って
ます。どのように対処したらよいのでしょうか?参考に画像を添付します。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
今日は。
トランジスタの負荷の抵抗値が図が小さすぎて読みにくいのですが10オームでしょうか?
この抵抗値が非常に重要です。
電磁石4つの直列抵抗をRLとした場合、駆動周波数が40Hzと非常に低いのでトランジスタがONする期間に流れるコレクタ電流IConは電源電圧をVcc(48V)とした場合、
ICon = Vcc/RL
で決まりますので、RLが10オームならば ICon = 48/10 =4.8A 流れます。もし、RLが18オームならば、約2.7A流れます。従って御使用のトランジスタの許容絶対最大定格電流が小さすぎます。耐圧は100Vもあればよいので最大コレクタ電流が10Aクラスのトランジスタを使用すればOKだと思います。
また、その場合、ベースにはコレクタ電流の1/20以上流す(コレクタが十分onして飽和するために)必要があります。従って10Aの1/20、即ち500mA以上のベース電流が必要になります。
そのため、ベースのドライブはTTL汎用ロジックICでは電流能力がせいぜい数mAしかありませんので、たとえば、添付回路図(https://box.yahoo.co.jp/guest/viewer?sid=box-l-j … の
右側)のようにトランジスタのエミッタフォロワ等でバッファリングしてやる必要があります。
それから、出力電流ですが、デューティーを0近くから可変できるようにしてデューティーの調整で電流を調整してください。
次に、FETの場合ですが、こちらも最大定格のドレイン電流が2Aと小さすぎます。10Aクラスが必要です。FQPF3N90ですとON抵抗も3.3オームtypと大きすぎます。それからONさせるためのゲート電圧VGSonはこのFETの場合、データシートから10V必要ですのでゲート電圧も不足してます。FETをもっと大電流が流せるもの(たとえば、 http://akizukidenshi.com/download/2sk2232.pdf のような)に変更しましょう。この場合の回路は https://box.yahoo.co.jp/guest/viewer?sid=box-l-j …
の左に示してあります。
直流電流計では100ミリアンペアでも、瞬間的には数アンペア流れてるのですね。
てっきり100ミリアンペアかと思ってました。
電流を多く流せるトランジスタで試してみようと思います。
またデューティ比をゼロから調節していくやりかたも、なるほどと思いました。
ちなみにRLは18オームです。
お手数をおかけしました。
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