手が黄色くなる電子工作

蛍光管形LEDランプ点灯回路、変更の要点

2017/06/19 23:25 投稿

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 さて、LTspiceでシミュレーションしたとされる回路と実際の回路はいろいろと相違があります。シミュレーションや実際の製作であまりよくなかったところを直した結果ですが、忘れないようにここに書いておこうと思います。

↓初期段階、LTspiceで検討した回路


↓問題を潰しながらたどり着いた回路




・定電流電源は出力開放時に電圧が異常上昇する
 定電流出力の電源ってのは負荷電流が流れなくなると厄介で、出力電圧が際限なく上昇します。D2,D3が降伏するような高い電圧に達したときにはNE555にリセットをかけて電圧上昇を止める細工をしておきました。

・CONTROL(CV)端子にはコンデンサが必要(C7、3900pF)
 コンデンサがないとこの端子の電圧波形は0V⇔2/3VCCの間で振動する矩形波になります。一応それでもそれっぽく動くといえば動くのですが管電流が想定を下回り、この電流値に決まった経緯が今ひとつよくわからないという現象に見舞われます。
コンデンサを入れることによってリップル成分を減衰させるとCV端子は比較的リニアに変動するようになり、電流制御が安定します。でもこのコンデンサの静電容量が大きすぎると異常発振を呼び出力電流がフラフラと揺れ始めるのでほどほどに。

・インダクタ(L1)を小型にしようとすれば発熱する?
 当たり前といえば当たり前なんですけどね。
 最初はTSL1315RA-680K3R0 (68uH、4.8A/3.0A)を使うつもりでいました。100kHz程度のキャリア周波数でデューティ比は85%以下で駆動する設計。シミュレーションではインダクタ電流1.9±0.6Aとなり、一応問題なさそうな感じです。
https://product.tdk.com/info/ja/documents/wdcatalog/leaded_inductor_tsl1315_ja.pdf
 それで実際動いたことは動いたのですが、インダクタもMOSFETも発熱します。インダクタの発熱はある程度想定していたので深刻ではないとしても、MOSFETが放熱板なしで触れないくらい熱くなるのは不満です。そこで1~2Wくらい損失が出ているってことですからね。
 NE555ではゲート駆動能力が不足するのかもしれないという仮説を立てて発振周波数を下げる対策をしてみました。L1のインダクタンスを大きくすれば周波数を下げても動作するようになるはず。
 インダクタをボントンで買ってきた330uHのトロイダルコイルに交換しました。詳細はわかりませんがTSL1315よりは図体が大きいので同等以上の電流は流せそうな気はします。
 
 結果。
 インダクタは触ってほんのり温かい程度になりました。
 MOSFETの温度は下がりましたが、未だ無視できないレベルで発熱します。
 NE555単独でも経験的に30kHzくらいは普通に駆動できそうな気がするので、原因は他にあるんじゃないかと思います。

・真犯人はダイオードだった
 これだよこれ。
 数十kHz~数百kHzで電流の方向が変化する部分なので高速で動作する必要があります。
 漫然と手持ちのUF2010を入れていたのですが、これがまずかったようです。
 データシート読み返してみたらちっとも速くないし。
 マルツで100V耐圧のSBD、30GHA10を買ってきて入れたらすっきり解決しました。

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