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正弦波インバーター再作製 その4

届いた「トランジスタ技術」を読んでみて、うまくいかなかった第一の原因は、やはりコイルに流れ込む電流をMOSFETで急激に断ち切る事によって発生する大きなサージ電圧なんじゃ無かろうか?、というところで、まずはスナパ回路を組み込んでみる事にした。

ここまでのテストで何度もMOSFETを飛ばしては取り替える面倒な作業を繰り返してきていたのと、あくまでも作ってるのはテスト回路なので、MOSFETを取り替える度に行うMOSFETの取り外しやはんだ付けの手間を省くために基板を作り直して、MOSFETの取換えを簡単にできるようにMOSFETを基板にはんだ付けせずにピンソケットに差し込む形に作り変えた。
e0359523_10384060.jpg
e0359523_10405205.jpg
今回、組んでみるのは
e0359523_11512634.jpg
↑こんな回路
先に実際の配置図を書いて、組んでから回路図に落としてみたけど、回路図に落としてみると、なんか無駄な部分が多かったかな・・・?

まぁいい、とりあえずテストしてみよう・・・

まずは、平滑回路部分は繋がずに、フルブリッジ回路だけで動作をテストする。
e0359523_16130536.jpg
e0359523_10421772.jpg

以前の回路だとコイルを繋がなくても結構なサージ電圧が出ていたけれども、今回の回路だと殆どサージが出ていない。

でも、妙な波形なのでオシロスコープを遅延掃引して波形を拡大してみると
e0359523_11394344.jpg
MOSFETの反応に時間が掛かって、OFFの時に0Vまで落としきれていない。
立ち上がりは問題ないけど、立ち下りに問題があるようだ。
MOSFETのゲート抵抗を本来なら22Ωにしたかったところ、手持ちが無かったので100Ωにしたのが原因かも知れない・・・
そう思って、ゲート抵抗もはんだ付けせずにテストしながらすぐに取り替えられるようにピンソケットに挿すように基板を改良しておいて、手持ちの抵抗を探してみたら10Ωが有ったので取り替えてテストしてみたけれども、なぜか波形は変わらない。ゲート抵抗が原因では無かった。
e0359523_16010675.jpg
なぜだ・・・?

いろいろ考えてみて、もしかして?、と思ったのが、使っているハーフブリッジドライバーはハイサイドの信号もローサイドの信号も同じ信号を入力すれば、ローサイド側は勝手に反転して出力してくれるのでマイコンからはハイサイド側の信号だけを送れば機能するんだけど、今回の回路ではハイサイド側はPWMに合わせてON、OFFするけど、ハーフブリッジの向かい側のローサイドはONのままで開けっ放しにしたかったので、マイコンからハイサイド側とローサイド側に別々の信号を送るようにしてた。ひょっとしてそこに原因があるのかも?、と思ってハイサイドもローサイドも同じ信号を入力してみたところ
e0359523_13062644.jpg
予想が的中、瞬時に立ち下がるようになった。

しかし、しばらくONにしていると焦げ臭い匂いが・・・
MOSFETのスナパ回路にしていた100Ωの抵抗が焦げ始めていた。
1Wの抵抗を使ったんだけど、もっと大きな電力に耐える抵抗を使わないとダメな様だ。
もっと大きな抵抗が必要だとすると、また基板を大きくする必要がある。
ま、でもとりあえずMOSFETの保護用にはバリスタも付けているので、このまま先に進むとして、MOSFETの保護用のスナパ回路は切り離して保護はバリスタだけに任せて、平滑回路を組んでみる。
e0359523_13114698.jpg
そしてこれを組み込んでテストすると、スイッチONの瞬間にバチッ、とヒューズが飛んだ・・・
このまま繰り返しても、また同じ事になるだけなので、PWMのデューティー比を25%程度まで落としてテストしてみると、しばらくヒューズは飛ばずにランプも点灯するけれども、しばらくスイッチONのままだと、ヒューズが飛んでMOSFETも飛んでしまう。
PWMのデューティー比を25%にしても回路に掛かる電圧は141Vなのでダメなようだ。

いろいろ考えた上で、私の現在の知識では、これ以上進めるのは危険と判断したので、方向性を変える事にした。


ここまでは、141Vをダイレクトにスイッチングして141VのPWMを作ってから、その141VのPWMを平滑して正弦波を作るつもりで進めてきたけど、今度は141Vじゃなくて12VあたりをスイッチングしてPWMを作り、それを平滑して正弦波を作ってから、それをトランスで単純に増幅する方向で進めてみる事にする。

そして電源を12Vに替えてテストしてみると
e0359523_08513145.jpg
回路は飛ばないけど、ほとんど平滑できていないし、強いサージも出ている。
最終の負荷に並列に入れていたコンデンサは10μFのフィルムコンデンサだったけど、まったく足りていないように見えるので、試しに100μFの電解コンデンサに替えてみると
e0359523_10025196.jpg
e0359523_10033795.jpg
まだ平滑しきれていないけど、それらしい波形になってきている。
もう少し大きなコンデンサで試してみよう。
片側にもう一つずつ100μFのコンデンサを追加して合計200μFにしてみると
e0359523_08591995.jpg
まぁまぁ、それらしくなってきた。
470μFあたりを付ければ綺麗になるのか?、それともこの程度で満足しておけば良いのか?、それはゆっくり考えるとして、少し気になるのがMOSFETに取付けてるヒートシンクが結構発熱している。
指で触って5~10秒は耐えられるけど、それくらいが限界なので、ヒートシンクを2倍の大きさに替えてみた。
e0359523_09062746.jpg
4つのMOSFETを一つのヒートシンクに取り付けていたのを、2つのヒートシンクに増やして一つのヒートシンクに2つのMOSFETを取り付けてみた。
結果としては、しばらく触っていても大丈夫な発熱になったけど、まだもう少し冷やしたいかな?、ってところ。

あと、もう一つ気になるのが、出力している電圧で、オシロの画像を見ての通りピークで7.5Vあたりの電圧になっている。電源の電圧は12Vなのに7.5V程度しか出ていない。この差が無駄に熱となってしまってるのか?

とりあえず、まずはもっと大型のヒートシンクに取り換えてみる
e0359523_11083167.jpg
ここまで大きなヒートシンクにすれば、暖かいけど熱くはない程度で収まる。

次に手持ちのトランスを繋いで100Vのランプを繋いでみる。
e0359523_14532851.jpg
e0359523_14551176.jpg
少し波形に歪みがあるけど、許せる範囲なので、ここでは気にしないとして、電圧を見ると、まだ80V程度で足りない。12Vの電源では足りないようだ。

ま、でもなんとなく目途がついてきた気がする。

この先は、電圧を0~120V程度まで自由に調整できる電源回路が先日買った「トランジスタ技術」に載ってたので、それを作ってから考える事にする。




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by masax7790 | 2017-04-17 10:47 | Comments(0)
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