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PNPトランジスタ安全動作領域と突入電流制限について
2023/10/20 23:16
- PNPトランジスタの安全動作領域外になる突入電流を抑える方法について相談です。
- パルス幅が10ms、1.5Aで突入電流が高く、基板設計変更が難しい状況です。
- R1とR2のジャンパー抵抗を変えることで突入電流の制限が可能なのか、適切な値を教えていただけないでしょうか。
PNPトランジスタ安全動作領域について
2022/02/10 22:24
別でご質問させていただいていますが、画像を添付したかったため新規質問致します。
よろしくお願いします。
突入電流が高く、TR1が安全動作領域外になります。パルス幅が10ms、1.5Aになります。
基板設計変更ができないめ、すでに実装されている抵抗やコンデンサの定数変更で突入電流を抑えたいです。
R1とR2がジャンパー抵抗なので、何Ωか入れて電流制限できますでしょうか。
適切な値を教えて頂けますと幸いです。
アドバイス頂けないでしょうか。
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その他の回答 (14件中 1~5件目)
>仮にIcが200mAでもVceが約24Vになるので
>コレクタ損失Pc超えてしまうリスクはありますでしょうか。
もともとが「安全動作領域」のご質問ですね。
過渡的にVCE=24V,IC=200mAの状態があっても、その時間が短ければ安全に動作可能であることを定量的に表しているのが、「安全動作領域」のグラフ(データ)です。
リスクは、継続時間で評価してください。
補足
2022/02/13 10:22
ありがとうございます。
最後の補足とさせていただきます。いつもありがとうございます。
現状の回路でQ2にかかるコレクタ電圧、コレクタ電流について、どのくらいの数値になるかヒントを頂けないでしょうか。
Q2のトランジスタの安全動作領域内か確認したいと思っています。
Q2のトランジスタは2SC4081です。
R5は22kΩです。
>DC24VとR1の間にパスコン0.1μFがあるのですが、容量変えても、逆効果になりますでしょうか。
アナログ回路設計は、全体バランスが大切です。
局部的な問題にとらわれずに、ご質問の回路全体としての目的、必要とする機能、電源及び負荷の仕様などを再度しっかりと見直しましょう。そのうえで、スイッチング素子の選定、保護回路の要否判定、主回路定数の決定を行い、妥当性確認のための各種試験を行ってください。パッチを当てたところだけの検証では、全体バランスが崩れていても問題を見逃す可能性があります。
>ジャンパー抵抗の定格電力は無視しても良いのでしょうか。
これまでの私の回答では、ジャンパー抵抗は0オームであるとして、電力的な問題は想定していません。
電流制限などの機能を目的として、0オームではない抵抗値を選定した場合は、当然にその抵抗での発熱-温度上昇を考慮する必要があると思います。
お礼
2022/02/12 22:48
ありがとうございます。感謝申し上げます。
補足
2022/02/13 08:17
DC24VとR1の間にパスコン0.1μFがあるのですが、容量変えても、逆効果になりますでしょうか。
回答(9)
追加のヒントです。いずれの方法も、手間がかかり、素性がよいとは言えませんが、手詰まりを解消する選択肢を増やすとして頭の隅でも入れてもらえればと思います。
1) データシートの数値上では安全動作領域外となっても、実力として故障が起こらないのであれば、使用方法について半導体メーカーに特別の承認をしてもらう。
2) 半導体メーカーに、hFEのバラツキ幅の狭く設定した特別ランクを設定してもらい、そのランクを供給してもらう。
3) 自社でhFEの測定を行い、hFEに応じた抵抗値を組み合わせて実装する。
補足
2022/02/13 08:45
何度もすみません。
仮にIcが200mAでもVceが約24Vになるので
コレクタ損失Pc超えてしまうリスクはありますでしょうか。
定常状態の負荷電流が200mAですか・・・・・・
Q1のhFEの幅が100~200程度ありますから、定常電流200mAを基準にhFEminでも完全にオン状態となるように回路定数を設計すれば、hFEmaxでは、過渡電流は明らかに400mAを超過するでしょう。
現状の素子選定ではマージンが少ないので、安全動作領域内で動作させるとしたら、現回路にはついていない保護回路を設ける必要がありそうに思います。
アナログ回路の設計を突き詰めようとすると、上限と下限の挟み撃ちの状況をかい潜るような条件探しのために多大な時間がかかります。このままのプリント基板と回路で突き進むか、もっと設計マージンがある回路方式に変更するか、貴社の設計基準に基づいてご自身で判断なさってください。ご健闘を期待します。
補足
2022/02/12 22:04
ありがとうございます。
安全動作領域内に入るものがあるかQ1のトランジスタを探してみます。
もう一つ質問ですが、ジャンパー抵抗の定格電力は無視しても良いのでしょうか。
いまこの抵抗に定常時、4.8Wになると思うのですが、定格オーバーするのかなと思っています。
私の捉え方が間違ってますでしょうか。
お礼
2022/02/13 12:02
色々とお付き合いありがとうございました。
大変助かりました。
明日からも頑張っていきたいと思います。