電子工作

RJH60F6DPK 140V Full Bridge DRSSTC

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作品画像

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作品説明

-・[回路構成]・-----------------------------------------------------------------------------------------------フルブリッジ構成のDRSSTCで、素子は秋月IGBT(RJH60F6DPK)です。バス電圧は140Vで商用電源(AC100V)をブリッジ整流して取っています。スナバ回路はCスナバのみで一括Cスナバは0.47μF、個別Cスナバには2.2nFを使っています。共振コンデンサには秋月の0.22μF630Vの緑コンを5シリ3パラで使っています。GDTはATX電源に入っていた黄緑色の小さめのトロイダルコアにLANケーブルを多分12回巻きました。IGBTのゲート周りの回路はGDTに10Ωの抵抗が2パラで直列に入っているだけです。制御回路はD・FFでZCS作動させるのが、よくわからなかったので、コンデンサの充放電を使って作りました。本当にZCSになっているかは、わかりません。それと、OCD(過電流検出)回路も付けました。ただ、少々問題がありそうです。セットされた電流を超えたら停止させるようになっていますが、セットされた電流を下回ったら即、作動再開させるようになっています。ちなみに120Aにセットしてありますが、インタラプタ信号があるときは、常に作動しています。これ以上上げるのはIGBTの耐電流的に厳しいです。                                              -・[完成までの経緯]・----------------------------------------------------------------------------------------まず最初に制御回路の設計から始めました。設計なんかせずに誰かの回路を使えばいいのですが、D・FFを使った回路の作動がいまいちよくわからなかったので(私は回路の作動を理解してから作ろうとしているので)、74HC14とコンデンサと抵抗とダイオードで回路を描けないものかと、考え描いてみました。そしたら私がよく使う部品で出来そうだったので作りました。しかし、誰も使っていない(少なくとも私は知らない)回路で、しかも初めて使う回路だったので最初は上手く動きませんでした。常にOCDのLEDが点灯していて、インタラプタ信号のLEDは消灯していました。74HC14のピンを指で触れるとOCDのLEDが消灯しました。まずは、OCDのLEDを消灯させることから始めました。これは意外と簡単で、OCDのコンパレータ(LM311N-N)の出力に、プルアップ抵抗を付ける事によって解決しました。Steve氏の回路を見てみると、OCDに使っているLM311Nの出力にプルアップ抵抗が付いており、もしやと思い付けてみました。これでした。データシートはしっかり読むべきですね。次に、インタラプタ信号のLEDが点灯しないことです。インタラプタ信号を反転した74HC14の先に付いているコンデンサの電圧が、2.5V程出ていました。インタラプタがONの状態で、制御回路の電源を、つないだり切ったりしていると、動きました。恐らく、コンデンサの電圧が上がる前に放電されるので、電圧がしっかり下がったんだと思います。コンデンサの残電荷をできるだけ抜くため、インタラプタ側の74HC14のローサイド?に2SC1815を並列につなぎました(2017/03/21本来動かない回路を強引に動かしていることに気づきました)。これでしっかり動くようになりました。そして、作っておいたフルブリッジや共振コンデンサ(休憩で作っていた)などをつないでひとまず完成しました。金欠と戦いながら約5ケ月、やっと完成しました。これでだいたい20㎝ほどの放電が出せます。60㎝超えの放電を出そうと倍電圧整流にしてみましたが、IGBTが片アーム壊れました。放電はduty比を上げられていないので短かったです。その後、ブリッジ整流に戻しました。最初は3~5Aのヒューズを付けていましたが、duty比や周波数を上げると切れるので、15Aのブレーカーに交換しました。電源のリプルを減らすため、470μFから2270μF(900μのケミコンを2つパラに追加)にしました。これで35㎝程の放電が出せます。消費電力もけっこうです。duty比を最大にしても、周波数が低ければ大丈夫そうです。商用電源ラインの電圧降下が激しいですが。その後、トロイドの放電針を外して動かしたら、IGBTの片アームとブリッジダイオードが壊れました。ブリッジダイオードは替えが無いので、1N4007を30本パラにして耐電流を30Aにして、半波整流で動かすという荒業で修理しました。その後、消費電流を減らそうと、倍電圧整流とハーフブリッジに改造し、壊れました。やはり秋月IGBTはDRSSTCには使えないようです。2015/08/09修理しました。共振コンデンサの容量を半分以下にしました。それ以外は修理する前と同じです。放電距離も変わっていません。2016/01/09改良しました。IGBTをSKM145GB066Dのハーフブリッジにして、一次コイルを垂直巻きにし、ブリッジとドライバーの電源を分けました。2017/03/??共振コンの容量を元に戻しました。2017/03/21インタラプタ同期遮断回路の設計にミスがありました。一応それっぽく動いていますが正しく機能しているかはわかりません。74HC14にかなり負荷がかかると思われるのでよろしくないです。上の回路図は修正前のものです。2017/03/25IGBTモジュールが壊れました。2017/03/26IGBTモジュールを開けてみたら思っていたよりも小さかったのでTO-247やTO-3Pの素子で修理しようと思います。
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