1番AC入力火電圧の原因と
影響一般的な機器の電源は
こちらにありますように供給の電源から
PFCという回路を使っ
て390Vの電圧を作りますこの時に力率
を改善することによっ
て発生する電流を電圧と同意相にします
ところ
がこの電源供給名こちこちらに中上
トランスのとそれから機器の負荷を模式的
に書きましたがこの中上トランスの中央部
のSは
通常中性点で設置されていますこの機器の
を接続するためにここの部分
にのブレーカーがあり
ます特に発生しやすいのはこの主観の
ブレーカーのこの中性線の端子がネジの
緩み等が発生してこの端子が中性線が死ん
でいる状態が起こることがありますここ
でRの2層は欧州の場合220vそれぞれ
ですがこれの中正線が切れるとこの両端
に倍の
440vがかかり
ますそれをシュミュレーションしたの
がこのグラフになります通常は220vが
機器に接続されますのでそれぞれ
220vですが例えばこのこの機器
は通常運転ではなく待機状態の時を考える
と負荷が非常に軽くてま例えば24Wとし
ますそしてこちらの機器
はフルに動いていると考えると484
Wそれを抵抗に置き直すと2Kと
100100オムになり
ますところがここでこの線
を切る
とそれぞれこの両端
に440vがかかりますのでその時
にこの機器それぞれには分圧がかかります
その結果負の大きな抵抗のところには
大きな電圧が発生かかりますそして付の
小さい抵抗の方には小さい電圧がかかり
ますのでこちらの部分には
590vピークの電圧がかかることになり
その結果この回路のこのコンデンサー
は発火したり爆発したりすることがあり
ますこれの対策をするの
が次に説明する回路
です2番目
550vDCがかかった時の電界
コンデンサー保護回路の設計です機能とし
ましてはこちらがその保護回路になります
がACに倍電圧が印加された時に電界
コンデンサーの
を防ぐためにこの前にありますPFC回路
のFETを短絡させて破壊してその結果
ACフューズを溶断することによって電界
コンデンサーを保護するという回路です
この回路構成としましてはこのこの部分が
AC入力下電圧の電圧を検しますが
そのため
のシャントレギュレーターがここにあり
ますそしてこの回路電圧が550v以上と
高いので体圧の高い
トランジスター1つ
400vですけれども400vでは当たり
ませんのでこれをカスコード接続してい
ます
そしてPFC回路の
FETドライブ用の
トランジスターこのQ2Q3のベースに
ここで検出し
たた時に電流を流してここにこの先に
FET
をついていますがこれをオンさせて破壊
することにし
ます具体的な回路動作の説明になりますが
このAC電圧DC1をR1とR2R3R4
と分圧しますそしてこのR4の分圧電圧が
シャトレギュレーターの2.5vに達する
ところ
を
550vに設定するようにこの抵抗値を
決めてい
ますそしてこの2番目このX1のシャント
レギュレーターは最大電圧が
37vなのでこれ
をここのカスコード接続の
ダメのトランジスターのベース電圧をそれ
以下になるよう
に30vぐらいのベース電圧をかけ
てこのシャンと
レギュレーターの仮想度を印加し
ますで次にこのR1とR2
の電圧の真ん中
を
270vおよそここの検出電圧の550v
の半分に近い電圧
でにしてこのカスコード接続の
トランジスターのベースにしますそれに
よっ
てこのトランジスター
の
コレクター電圧は
400vを超えないようになりますそして
下の方
ものコレクター電圧もこの電圧で最大でも
この電圧でしかかかりませんので体圧
400vのトランジスターで
十分性能を発揮することができます
そして次にR6=200Kですけれど
もこのここです200kgに設定してい
ますの
はこのシャントレギュレーターの電圧を
制限するためのもの
でおよそあ550vかかってここが
270vですとま200Kにすると
1.31
MAこのシャントレギュレーターは最大で
も1.31M
Aで動作するようになりますそしてこの
シャントレギュレーターがここが2.5v
を超えるとシャントレギュレーターがオン
して電流が流れますのでこのカスコード
接続のこの上の抵抗がに電流が流れて
このトランジスターがオンするようになり
ますここでも体圧が必要になりますので
ここで
もトランジスターを270v
でエミッターで加えることによっ
て体圧をカバーしていますそしてここに
流れる電流
はこのFETをさせるための電圧ここでは
10vにしてみますけれども10vが発生
するぐらいの電圧を加えるためにここの
抵抗を30kmにし
てにすると9.22MA流れることによっ
てここの抵抗はここの電圧は10vぐらい
でFETのゲートを駆動することができ
ます
3番目
550vDC電界コンデンサ保護回路の
実際のシミュレーション波形と回路
を説明し
ますまずAC入力が上昇するということで
DC1のこの電源を100Vから
550v実際は
555Vまで上昇させ
ますそうするとここの分圧抵抗は徐々に
上昇しますそして
このシャントレギュレーター
の基準電圧の端子のところはこの1番下の
緑ですけれども徐々に上昇してここが
2.5vになるとオンしますので定値に
なり
ますこの時シャントレギュレーターはの
電流はこのオレンジ色ですけれども徐々
に増加していってここ
で2.5vの動作で電圧電流が最大になっ
て1.3MA流れますその結果
このトランジスターとこのトランジスター
に電流が流れてこの
抵抗の電圧効果によってこの
トランジスターがオンし
ますその結果ここに10vの電圧が出
[音楽]
ますでこの10vの電圧がこのよう
に赤ですけれども
次にこの回路の温度特性を見てみます温度
は-10°から
95°35°刻みです実際はちょっと4つ
あると見にくいので-10と25と60°
だけを表示してい
ますシャントレギュレーターの温度特性が
いいの
で
ほとんど電流
は変化していませ
んここの
えあこここのベース電流はQ1のベース
電流はやはりあの普通のトランジスターの
なので変化しますまです検出に関しては
特に温度と性で問題になるようなレベルで
はないのでこの回路が妥当だと思い
ます4番目550vDCによる電界
コンデンサー法護回路のご動作について
説明し
ます短時間のAC入力電圧が家電圧がイカ
されてもすぐにFETを段落してヒューズ
を溶断させるとこれもまた問題が多いの
である程度の時間が経過したらその時に
FETを段落するという処理が必要になり
ますそこで簡単なカルなんですがこの検出
のところの抵抗にコンデンサーを入れて
この電圧が550vを超えてもここの充電
によってこの抵抗値が大きいですからここ
の充電によってこの電圧
がすぐに上昇しないようにしていますそこ
でこのコンデンサーの値と
入力の火電圧の立ち上がりとの状態を
シュミレーションしたもの
が下の図になりますこれの場合はこのAC
入力の家電圧が301v
から3
560vまでを50mセクで立ち上げた時
この回路が動作するのはコンデンサーの
容量を変えた時にどうなるかと
いう問題になりますそこでこのC1を
0.56マロ1.2マクロ2.2マイフの
3つの値に変えて計算してみましたそう
すると0.56マクロではここの
この
時間
[音楽]
0.6300m
の時は1.39秒で動作しますさらに
2.2マイクロファラドの時は
2.673.4その地域の異常の発生の
様子を過去からの様子を見てどの上水が
最適か
を決めると思いますちなみ
にこの電源が0から
560vに達する時はここの充電がさらに
遅れますので0.9秒1.9秒3.32秒
となり
ますこのようにし
て5動作はできるだけ
少なく
さらに家電圧も効くというそういう絶妙な
1あの上水を選択する必要があり
ます5番目最後になりますが家電圧検出
回路とPFC回路を
を合体させて実際
に家電圧によってPFCが止まるかどうか
を確認し
ますこちら
がAC入力下電圧検出回路ででこここが3
0vになりますが390Vからさらに下
電圧の550vまでは別のこのv3という
電源
で上げることにこれがV3の電圧なんです
けどもこれの電圧を上昇させることによっ
て560vであ550vで検出するような
回路にしていますそしてでこれで検出され
た後ここ
でFETの
このゲートに加えます
そしてこの入力ににはこちらのPFC
のFETドライブであるこのアウト端子を
ここで入力します
この家電圧検出回路とPFCの実際
の回路を抵抗で合成してこれのドライブに
よってこのFETを駆動し
ますこの青線がAC入力
でこの黄色の線がここのブリッジ整流した
両派整流した波形ですそしてこの赤がこの
PFCのこのチクコイルに流れる電流で
ここではPFCとして動作をしてい
ますそして
このマゼンタはこのドライブ回路の
ドライブ信号
ですここ
でAC入力が増加しここで検出しますが
このコンデンサーがあるためにディレーし
て実際はここ
から検出出力が出ますそうするとここがの
電圧側があってドライブ信号
がDCになってしまいますその結果FET
がオンしますFETがオンするとこのチク
コイル
に電流が流れますのでこのように50a
からどんどんどんどん電流が増え
て最後にはまここにヒューズがつつつける
んですけれどもこのヒューズが溶断して
この回路が止まってしまうという動作を
基本一応シュミュレーションでも見ること
ができ
[音楽]
ます