対策方法：定電流ダイオードを使用したヒートベットの熱対策

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。

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。

お礼

2023/04/19 09:45

ありがとうございます^^
今回はダイオードではなく、プリンタ基盤を廃熱する事に工夫して解決しました。
私はSmoothiewareのコピー基盤を長年使っています。
その入力が12VでATX 6-pinのコネクタなんです。その部分がいつも熱を持ってしまい、焦げた事が何度も。

上部の３ピンはマイナスで、基盤からも直接マイナスを追加で引っ張っており、下部のプラス（１２V）はまだ熱を持っていました。で、解決した方法は、下部のピンを『分岐ピン』に改造しました。

どういう事かと言うと、廃熱するためにファンを付けたのではなく、ATX電源のように分岐ケーブルを作ったんです。というのはATX電源って幾つも繋げれるように分岐が沢山あるじゃないですか。実はそれって、あるコネクタから２本電線が出ている事によって、熱も２方向に分散される事に気づいたんです。ですので6pinの熱をさらに先の電線に逃がしました。結果、全然熱くなりません。

結局、３Dプリンタの基盤の熱設計に問題があったわけで、その熱を逃がす方法が見つかった事になります。

６Pinから逃がした熱は、10センチの余分な銅線に伝わり、その先は遊ばせています。ハンダ作業をしていると、意外と銅線って廃熱に有効なのだな、と素人感覚で思いました。３Dプリンタ基盤上のPMW制御している部分もヒーター出力部分は、熱が溜まりやすそうなので、機会があったら、廃熱を考えてみます。ちなみにこれまではヒートシンクの他に、沖電線のクールスタッフなどで対応してきました。

質問者

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？

お礼

2023/04/19 09:11

ありがとうございます。
→「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。
廃熱はできたのですが、３Dプリンタ基盤も見直した所、工夫して基盤の廃熱ができたので、今回のヒートベットにダイオードを入れるのを見送ってみます。
すみません、素人なのでよくわかっていないかもしれません。

質問者

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。

お礼

2023/04/19 09:12

ネットでの成功事例などをもっと探してみます。ありがとうございます。。

質問者

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。

お礼

2023/04/18 20:24

定電流回路を組むよりも、何らかのモジュールで一発解決したいです^^；
定電流ダイオードの廃熱は誰もやってないみたいで、未開発の分野のようです。
ありがとうございました！

質問者