定電流Dが熱くなる対策（ヒートベットを12Vで）

Question

定電流ダイオードが熱くなります。対策は無いでしょうか？

手動スイッチにて『ヒートベット』を12Vで動かしたいです。定電流ダイオード（3A）1個を使って、12V-ダイオード(→)-スイッチ-ヒートベット-マイナス、という具合で繋いだのですが、熱くなります。

ATX電源からのDC12Vを３Dプリンターで使っています。
３Dプリンター基盤そのものは電力は喰わないのですが、基盤から出ている『ヒートベット』にとても電力が必要で、基盤が熱くなり、熱暴走します。

Accepted Answer

定電流制御ではなく、PWM制御にしましょう。
DCモータ用が安く売ってます。
https://www.amazon.co.jp/dp/B07ST8JMGV

Answer

回答No.6再出です。 お礼の所に書かれた疑問点に対して回答します。
 →「単に12V電源を繋げはいいだけで、定電流化の必要はありませんよね」 これだと大電流が流れて、線材が焼ききれません？ とりあえず大電流が流れないようにダイオード３Aを入れてみました。 ご自分が制御しょうとされている物の仕様を正しく理解することが必要です。 もし、制御しようとしている対象の負荷の仕様が、12V36Wという仕様の負荷であるならば、その負荷抵抗は4Ω相当であり、電力＝(電圧^2)/抵抗値ですので(12^2)/4=36Wになります。 電流値はオームの法則から12/4=3Aです。 これなら定電流化しなくても焼き切れたりはしません。 しかし、問題はその負荷が本当に12V36Wという仕様の負荷なのかどうかです。 それを把握しないまま、3Aの定電流ダイオードを入れても意味がありません。 例えば電球を考えてみましょう。 100V 30W の電球があったとします。 これに100Vを加えると、0.3A流れて30Wが消費されることになります。 電球に過電流が流れないように、定電流化しないといけない。定電流化しないと焼き切れる。なんて事は誰も考えませんよね。 でも、この電球が100V 30Wの電球だという「仕様」を把握せずに、200Vで使用してしまったらどうなるでしょうか？ 200V 0.6A流れて4倍の120Wを消費し、一瞬で焼き切れる結果になるわけです。 これと同じことが、今回のヒートベットにも言えるわけです。 本当に12V 36Wという仕様であるなら、先程の電球と同じように、12Vを加えれば3A流れて36W消費し、定電流化しなくても問題ないはずです。 しかし、もっと低い電圧、例えば9Vで駆動するべき負荷に12Vをかけているなら話は違ってきます。 負荷が故障しているのではないのに、過電流が流れるとは、そういうことです。 だから仕様を正しく把握することが大事なのです。 とりあえず定電流ダイオード入れてみた。で何とかなるような物ではありません。

Answer

DCDCコンバータで１２V→１２Vで。はないです。
私も３Dプリンターを使ってますがベッド温度を一定にするためにON,OFF制御を使ってるはずです。
それでヒートベットの電圧を下げてやれば基盤の温度上昇が少なくなって熱暴走しなくなるはずです。
私の機種では温度センサーの接触不良が起きる様でヘッド温度が暴走して対策に困っていますが、これをヒントに解決の見通しができました。ありがとう。

Answer

どういう計算をされたのか分かりませんが、ヒートベット自体に、12V3A, 36Wが必要で、そこに直列に定電流ダイオードを入れて定電流化するというなら、電源電圧は12Vでは全然足りてないはずですね。

それじゃマトモに定電流化出来ていないはず。
電流値は測定されました？

定電流ダイオードをマトモに動作させるためには、定電流ダイオードに食わせる電圧が必要なので、その分、ヒートベットに加わる電圧は下がります。
それなのにATXの12Vで動かしたいとなると、そもそも出来ない事をやろうとしていることになりますね。

別の方へのお礼に書かれているように、一発解決したいなら、定電流ダイオードは諦めた方がいいです。
ちゃんと計算して設計するスキルが無いと、定電流ダイオードは使いこなせないです。

それと、「ネットで見ても、ショットキーバリアダイオードのほうがいいけど…」などと書かれていますが、何処のどんな情報を見たのか分かりませんが、ショットキーバリアダイオードには、定電流化の機能はありません。
ショットキーバリアダイオードの方がいいと言うのは、何がいいとおっしゃられているのでしょう？
ちょっと私には理解しかねます。

そもそも論ですが、定電流で制御したい理由は何ですか？
ヒートベットの電源電圧仕様が12V仕様で、12V36Wの仕様のヒートベットであるとすれば、単に12V電源を繋げはいいだけで、定電流化の必要はありませんよね。
定電流化の必要があるというのは、元々は12V.  5Aとかの、もっと大きな定格のヒートベットを、電流値を下げて制御したいということ？

Answer

定電流ダイオードって、使い方をよく分からずに使って失敗する典型的な部品です。

よくわかってない人は、「おっ。こんな部品１つだけで定電流化出来るんだ！　いいじゃん！」って使おうとするんだけど、大抵は質問者様のような事態に陥ります。
で、さんざん発熱対策するんだけど、そんな事をするぐらいなら、他の制御方法を選んだ方がよっぽど簡単で安かったという結果になる。

もちろん、適した用途で、正しく設計すれば使える部品ですけどね。

質問者様のスキル次第ですけど、他の制御方法を考えた方が早そうな気がしますね。
まあ、定電流ダイオードで頑張ってみたいなら、それもいいですけど。

Answer

相手が熱源なんで発熱は当然は置いといて、取敢えず配線を伸ばし遮熱対策が必要でしょうね。
それをやった上でヒートパイプやヒートシンク、ペルチェ素子で放熱が必要だと思います。
それでもダメなら真面目に定電流回路組んで発熱を抑える工夫が必要ですが、ここでちょっと特殊な工夫が有って、元々はBOSEのスピーカーのパワーリミッターで有名になった工夫なんですが、抵抗部に電球を組み込むことで熱負荷を押さえる方法があります。
実際に組んでみたわけじゃないので回路が安定作動するかどうかは保証出来ませんが、工夫としては面白いと思います。

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