電源回路の異音

質問

スイッチングレギュレータについて教えてください。
先日の質問で24V→5V(降圧レギュレータ)→12V(昇圧レギュレータ)
という電源回路構成で12Vに負荷をかけると5V電源のFETが発熱する
という質問をし、貴重なご意見をいただいたのですが、
とりあえず12Vは後回しにし、24V→5Vのみの確認をしていたのですが、
下記回路構成のままでは負荷電流1AくらいでやはりFETが発熱します。
ナショセミのLM3485MMというコントローラを使用しています。MOSFETは東芝のTPCS8104というのを使用しています。

このTPCS8104が発熱するので、FETを試しに2SJ598Z(NEC)に変えて
負荷を与えると1.3Aあたりまでは発熱もありませんでした。
が、
1.4Aを越えたあたりから「ジ～」という異音がなりはじめFETが発熱しました。
おそらく音はコントローラ(LM3485MM)から出ています。
で、
LM3485MMに指を近付けると異音が治まり、FETの発熱も治まるような
症状が出ています。
で、指を離すとまた音がなり、FETが発熱します。

これはいったい何なんでしょうか？

ノイズでしょうか？

ヒントでもいただけたら幸いです。

よろしくお願いします。

回答No.5

anachrockt · ベストアンサー

LM3485MMはヒステリシス制御ですから，勝手に高周波の発振を起こして動作しています．
「高周波の発振云々」は気にしなくてエエでしょう．
電流検出をどこで行うかが問題で，ここで説明しているように
http://www.ednjapan.com/content/issue/2007/01/content03_03.html
望ましいのはF点ですが，LM3485MMはB点で行っています．
これが過電流保護による異音発生の原因でしょう．
NSには，D点で行うエミュレーテッド電流モードがありますが，なぜ採用しなかったんでしょうか？

DC－DCコンバータの熱やノイズに関する初歩的な問題は，この
「初心者のための電源設計セミナー」
で，噛んで含めるようにやさしく説明してくれます．
初心者だったら，受講してみたらどうでしょうか？
http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogsplash.tsp?contentId=41726
http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogsplash.tsp?contentId=44430

お礼

度々ありがとうございます。
言い訳？させていただくと、当回路は実は、自分で組んだものでは
ありません。会社に自他ともに技術は、技術だけは超一級と認めるエンジニアさんがいて、その人が回路設計したものなんです。
もちろん部品の選定もです。
あとはデバッグしといて・・・
で、意見を言うと、「違う」「おかしい」しか言うてくれません。
けど、いい勉強になりました。
自分で回路を設計する際に大いに参考になる意見です。
感謝ですm(_ _)m

回答No.4

anachrockt

> ところで、発熱の原因としてはＯＮ抵抗の高い低いよりも
> スイッチング損失のほうが大きいのでしょうか？
スイッチング時間はQgとICのドライブ能力で仮定して，
前回紹介したこれを参考に計算したらどうでしょうか？
http://www.onsemi.jp/site/pdf/Efficient_Nonisolated_DCDC.pdf

お礼

度々ありがとうございます。
計算すると確かに2SJ598のほうが早いです。
ただON抵抗はTPCS8104のほうが15倍くらい低いので、
単純にON抵抗の低いほうが発熱少ない
と思っていたのですが、そうではないんですかね。
また、パッケージの違いも大きいんですかね。

回答No.3

tance

ANo.2 tanceです。

ひとつ言い忘れました。高周波の発振で何故耳に聞こえる音になるのか
ということです。必ずそうなるというものではありませんが、間欠
発振のようになると聞こえることはあります。バースト状の発振という
ことです。

発振によりどこかのコンデンサに異常な電圧が貯まり、そのせいで
動作点が狂い、発振が止まり、異常電圧が徐々に放電し、再度発振する、
ということを繰りかえすことがあります。発振現象はかならず
ヒステリシスを伴うので、十分あり得る話です。

お礼

むずかしいですね！
FETの出口(ドレイン)で波形を観測してるのですが、
細かなパルスみたいなものが不定期な間隔で
パラパラっと出ているのが見えました。

これがなぜだか不明なんですが・・・f^_^;;

回答No.2

tance

＞LM3485MMに指を近付けると異音が治まり、FETの発熱も治まる

ということから、高周波の発振を起こしているのではないでしょうか。
配線の長さなどでも状態が変わりますので、一概にどこがどういけない
かは言えませんが、手を近づけるだけで状態が変わるのは相当高い
周波数の仕業に見えます。

回答No.1

anachrockt

TPCS8104は Qg=107nC，RDS(ON)=18mΩMAXで，
2SJ598Zは Qg=15nC，RDS(ON)=190mΩMAXです．
Qgが大幅に低下したんで，スイッチング損失も少なくなったはずです．

LM3485MMの過電流保護は，RDS(ON)の電圧降下で行っているから，過電流保護レベルを2SJ598Zに合わせて（約10倍）変更していなければ，異音はここが原因でしょう．
電流プローブで電流波形を見ればわかりますが，LM3485MMのデータシート通りのパターン設計をすると観測しにくいんで，動作を理解してダイオードの電圧波形を見れば原因はわかるはずです．

お礼

ありがとうございます。
過電流保護が働いているための異音の可能性が高いんですか！

ところで、発熱の原因としてはＯＮ抵抗の高い低いよりも
スイッチング損失のほうが大きいのでしょうか？

あほですみませんm(_ _)m