3相リミッタの設計

発電機のAC-DC(リミッタ付き)の設計で 発電機出力が 3相交流0Hz~2000Hz 電圧AC0V~800V 電流0A~5A です これをAC-DC変換して350V以下に抑える回路です パワー回路初心者でなおかつ費用を最も安くしたいので 図のような回路で試験しました 3相AC600V入力で350V出力負荷は100W電球を4個ほど直列に 最初5分ぐらいはDC350Vぐらいを保っていましたが それ以降はどんどん電圧が高くなりDC700V程度になりました (ほぼショート状態) だいたいこんな回路で可能なのでしょうか FETは耐圧1600V 15Aで放熱は十分配慮しております FETのなだれ現象は発生するとありましたが ゲートをマイナスでも同じことになっているので (時間が経過するとゲートをマイナスにもっていてもドレインに電流が通過する) 基本的なところで間違っているのでしょうか?
  • IKUZOさん

    ごっつい回路ですねー。ちなみに、FETの型番はなんでしょう?

    私には高電圧過ぎて経験はありませんけども、これが噂の雪崩現象なんですかねー。

  • IKUZOさん

    FETのGate波形が鍵でしょう。

    少し気になるのが、フォトカプラがオフした時にトランスの出力が無負荷になって、大きな電圧が発生し、Gate電圧の最大定格を超えているかもしれません。

    オシロスコープでGate波形を確認すると、原因が見つかるかも知れませんね。

  • FETは物理的に破壊されてるのでしょうか?

    それとも、電源遮断後に再投入すると正常動作するのでしょうか?

    以前にDCモータドライバ(12V)を作った事あります

    同様な現象が有りましたが

    FETが破壊される事無く電源再投入で復活しました

    その時はFETがかなり熱くなりました

    そのへんに転がってたアルミ板を放熱板を使ってた為ですが

    バラックを漁ってそれなりの放熱板と冷却ファンを探して

    温度を下げたら現象は収まりました

    (温度計が無いので手で触れる温度まで下げただけ)

    所謂、熱暴走

    それとNチャンネルFETでしょうか?

    ゲート端子にプルダウン抵抗が書いてないけれど?

    これを付けないとOFFしなくなる

    ただ、この場合は最初からOFFしないままなので

    本件には当てはまらないかも?

    ただ、付いてるけれど抵抗値が高すぎる可能性は消えないと思う

  • Kirin さん、やま さん、lumiheart さん

    お世話になります

    FETですがFETは耐圧1600V 15Aといっていましたがこれは間違いで2SK2613で最大1000V8A品4個並列です、

    トランスのように書いてるのは間違いで実際にはDC-DCのmurataのNKA0505Sを両端で10Vですが開放時30Vぐらいになります、

    FETについては即入手可能な耐圧1600Vがあるようなので交換してはどうかと思ったのですが、電流容量は負荷が1A程度なので?と思い

    この症状後のFETの2SK2613そのものはショートはしていませんでした、特に回路部品の破壊はみられません

    2SK2613ゲート電圧は+-30VなのでフォトカプラOFF時にマイナスになるように回路を変更しても同様の現象発生します

    放熱器ですが大型のものを使用しています、現象時では少し熱くなります

    設定を変更してDC50V以下に抑えるようにしてAC0VからAC150V入力のテストでは問題ありません

    FETの耐圧なのでしょうか?

  •  FETのゲート容量が大きいので、高速でドライブするにはマイクロチップのTC426,7,8のようなドライバが必要です。

     オープンコレクタは動作が遅いので、2ステート出力が良いでしょう。

     フォトカプラの動作時間も調べましょう。ロジックICとは違います。

     AC入力を20Vぐらいにして、ゲート波形を測ってみましょう。オシロプローブのGND側は絶縁されていない事に注意しましょう。

     片側のプローブは回路のGND、もう片側のプローブのGNDをFETのソースに繋いだらショートします。

     GNDとゲート間波形を測り、ソースの電圧を引いて考えるとか、ゲートとソースの電圧を測り、差信号を見るなどの方法が有ります。

     DC/DCコンバータの耐圧が心配です。試験で一時的に耐圧試験をするのと、常時印加されているのとでは違いますから。

  • IKUZO さん 回路を細かく確認すると、微妙な点が結構多いです。

    ・FETの耐圧 AC800Vを整流するとDC1110Vを超えてしまいます。電源投入時にはおそらくFETの耐圧を超えているでしょう。

    ・FETのGate制御 ゲートの容量が大きいのでPCのO/C制御では低周波の制御しかできません。

    ・フォトカプラの能力 フォトカプラがオンした時にゲートの容量が十分に放電していない可能性が高いです。

    ・FB回路  出力電圧をモニタしてコンパレータで比較していますが、ヒステリシスがないので高速での動作になります。

    しかし、高速動作ではFETのGATEに貯まった電荷は十分に放電されず、FETがスイッチングではなくアナログ的な動きをしている可能性があります。

    コンパレータにヒステリシスを持たせれば、低周波動作になり、FETのGATE容量も放電されて、予定の動作になるのではないかと思います。

    なお、IGBTでは1600V 60Aで少し高めですがデバイスがあります。 jp.rs-online.com/.../7528334

    価格は高いですがデバイスの個数は減らせると思います。

  • リカルド さん やま さん

    回答ありがとうございます

    FETの耐圧と、ヒステリシス特にヒステリシスの問題とは心いりました

    FETがそもそもスイッチング用でコンパレターでドライブした場合

    ”GATEに貯まった電荷は十分に放電されず”ということで十分な答えを得たような気がします

    ここはコンパレータよりもマイクロコントローラやPLDのようなデバイスで制御

    すべきでした、IGBTではさらにこの場合最適と思いました

    貴重なアドバイスをありがとうございました。