ダーリントン接続でモーター駆動

質問

モーターを駆動するために2SC1815をダーリントン接続した使用例です。
ここで、Ｒ２の３ｋΩの挿入目的は何でしょうか？
無いと動作しないのでしょうか？
乗数の計算式なんかはあるのでしょうか？

また、Ｃ１のパスコンの容量は実際にオシロで波形を見ながら決定するものでしょうか？
机上の計算で求められるものなのでしょうか？

よろしく御願いいたします。

回答No.2

kuro804 · ベストアンサー

概略は
Ｒ２は前段のエミッターから流れ込む漏れ電流（温度上昇と共に増加する）で後段のトランジスターが導通してしまう弊害をなくするためのものです。
つまり前段がオフの状態でも漏れ電流は幾らか流れます。これが後段のトランジスタをオン状態、あるいはそれに近い状態にしてしまう弊害を防止します。実際に計算されるとその効果がはきりします。

正確な計算は私は出来ませんのでこれは他の方に任せるとして、
効果の概要が分かる方策として次の前提で考えます。
後段のトランジスタには電流は流れ込まず、とにかくベースエミッター間の電圧が０．６Ｖになればオンすると考える。
前段のエミッターから流れ出す漏れ電流を２５度で０．００１ｍＡ、６０度で０．０１ｍＡとする（これらの値は個々のトランジスタの特性に合わせれば現実的）
あとはオームの法則のみで、漏れ電流による３Ｋの抵抗の両端電圧は２５度で０．００３Ｖ、６０度で０．０３Ｖ
もしこの抵抗がないかあるいは１００Ｋくらいとすれば、１００Ｋの場合は２５度で０．３Ｖ、６０度で３Ｖになってしまいます。
つまり明らかに抵抗がないか１００Ｋ程度なら６０度の場合は後段のベースに電流は流れ込むことが理解出来ます。しかもその差、効果は極めて大きいことが分かります。

Ｃ１と呼ばれるコンデンサはどうも０．１ｕの表記にも見えます。
もし容量が０．１マイクロファラドであれば直流モータの発生する雑音の比較的高い周波数の低減目的でしょう。実装時にオシロスコープで電源ラインの重乗されるノイズを観測して影響を判断します。

オシロでの観測か机上での計算かは、極めて重要な事ですが基本は理論計算と実装の結果が一致すれば、それが本来の”設計”でしょう。
まぁー　ざっくばらんに言えば机上計算の出来る人は少ないでしょう
代わりにシミュレーションソフトの活用が多いでしょうが、モーターは電気と機械の双方のパラメータを必要とする難しさを持っています。
理論的推察と実測と概算で方向性を把握しての実測重視でお茶を濁すのが多いのではないでしょうか。

お礼

丁寧な説明、大変ありがとうございます。
目的・用途がはっきりとわかりました。
コンデンサの容量や抵抗値はやはり実際に測定しながらになるようですね。

勉強になりました。

回答No.6

anachrockt

> 電源ＯＮ後に正常起動するまでの不定状態の対策にもなっているのかな？
ごく短時間だから、アマチュア的には気にすることは無いでしょう。
高信頼性設計なら、初段のB-E間にもR2の10倍（図の定数なら30kΩ）の抵抗入れます。

お礼

初段にも入れると効果があるのですね！
10倍を目処に設定すればよいのですね。
ありがとうございます。

回答No.5

anachrockt

僕は、アナログエンジニアさんのようなセンサ屋ではありませんが、読んでいて思い出しました。
トランジスタの耐圧には、VCEO、VCEX、VCES、VCBOがありますが、大きさは
VCEO≦VCEX≦VCES＝VCBO
となっています。
BE間に抵抗を入れたときのCE間の耐圧は「VCEX」です。
BE間オープンの時に比べて耐圧が向上する場合が多いです。

お礼

御回答ありがとうございます。
お恥ずかしながら、まずはそれぞれのパラメータの意味から勉強させていただきます。
ご説明の意味が理解できるレベルを目指してがんばります！

回答No.4

inara1

ダーリントン接続でベース-エミッタ間に抵抗を入れる理由は、ANo.3さんの回答の通りですが、同様の理由が書かれたサイトがあるのでご参考まで・・・（ ANo.3さん＝アナログエンジニアさん　ではないようですが）。

Yahoo知恵袋　http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1112923891?fr=rcmd_chie_detail
hFEの電流依存性と抵抗　http://analog-engineer.cocolog-nifty.com/blog/2008/02/hfe_bc5f.html

お礼

参考ＵＲＬ、大変ありがとうございます。
勉強になりました。

回答No.3

anachrockt

ANo.1で紹介された質問に回答した者ですが、纏めると；
1.ダーリントン接続で大きくなりすぎたhFEにより、漏れ電流での誤動作を防止する。
2.2段目のTrのベースに蓄積した電荷を引き抜き高速にOFFにする。
の2つの目的でR2は入っています。
1の目的だけだとR2はもっと大きくてもOKですが、2の目的のためにはできるだけ小さいことが望まれます。
常温だったら多分誤動作しないと思いますから、R2を無しから数100Ω程度まで変えてみて、スイッチングさせスピードを見たら堂でしょう。

お礼

御回答ありがとうございます！
２つの目的があるのですね。

ふと思ったのですが、入力がマイコン等から来ている場合、
電源ＯＮ後に正常起動するまでの不定状態の対策にもなっているのかな？
と思ったのですが、このＲ２はそういう目的(ハード的な初期値設定?)は無いのでしょうか？

回答No.1

inara1

過去の質問（http://sanwa.okwave.jp/qa3323529.html）の回答が参考になると思います。

お礼

参考のリンク、ありがとうございます。
似たような質問があったのですね。
参考にさせていただきます！