コイル、トランスのインダクタについて（＋コンバータ、トランジスタ）

質問

最近電気工作をする機会があり、いろいろ調べていますが、コイル・トランスが中々理解できません＞＜
今の課題は、DC5V～24Vを100kHzくらいでスイッチングさせて、トランス出力でAC100Ｖ（100kHz）を作ることです。
以下、いくつか質問させていただきます。
(1)トランス（コイル）のインダクタについて
手元にあるのが２入力１出力のトランスで、巻き線比は８、入力側のコイルは５０μ[Ｈ]です。
この５０μ[Ｈ]、回路を作るうえでどう考慮すればいいのか。。
インピーダンスは「2πfl=31.4」なので、31.4[Ω]の抵抗と考えればいいのでしょうか？・・・でもコイルは直流的には銅線みたいなものですよね？？
ちなみに、トランスでの昇圧はエネルギーの受け渡しによるものなら、入力側のコイルの両端の電圧ってコイルによる電圧降下ではないということでしょうか？

(2)スイッチングについて
試しにDC20Vで簡単なスイッチング回路を作ってみたところ、電源投入直後にトランジスタが燃えました;;
　DC20V＿＿＿＿＿＿＿＿＿　　＿＿＿＿＿＿
　　　　　　　　　　　　｜　　　　　｜　｜　　｜
　　　　　　（0.033μF）Ｃ　　　　 Ｌ　Ｌ　　Ｒ(1MΩ)
　　　　　　　　　　　　｜　　　　　｜　｜　　｜
　　　　　　　　　　　TR_C―――´　｀――――――
　FG(矩形波)―TR_B　　
　3.3V－0V　　　　TR_E
　　　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　GND
トランジスタのベース抵抗は4.7kΩ、ベースエミッタ間抵抗は2.2kΩを入れて「ＶBE＝1.1[V]＞0.65[V]」としました。コンデンサはサージ電流抑制＆パスコンも兼ねるつもりで入れました。
ＶCEの最大定格は80Vで問題ないはずなので、燃えた原因は電流が流れすぎたのかなと考えてます。ただ、DC20V～GNDまでのラインに電流制限の抵抗を入れると、その電圧降下分はトランスには入らないことになりますし、分圧で考えると20Vほぼすべてが制限抵抗で消費されてしまいそうだし、、、どうすればよいでしょうか？＞＜

あと、トランスの使用しない片方の入力側のコイルの端子はオープンにしてますが、問題ないですよね？GNDに繋ぐべきでしょうか。。

中途半端な知識ゆえ、間違いだらけかもしれませんが、どうかアドバイスをよろしくお願いします。m(_ _)m

回答No.3

KEN_2 · ベストアンサー

まず正常に動作させる前に、回路がまともな状態か確認する必要があります。
はっきり言ってこの回路では正常に動作しません。初歩的で致命的問題と目的仕様に重要な必要事項が漏れています。
取りあえず、コンバート動作させるところまで指導します。
その後はスキルUPに従って別途とします。

次の事項を実施して、問題を切り分けるのと間違っている点を確認ください。
1.いきなりDC20Vを印加して、動作確認をしてはいけません。DC5VかDC6V程度の電圧で実験します。正常であれば目的のDC24VでAC100Vを実現するのです。
（適度な可変の定電圧電源を使ってください。）
2.いきなりFGの周波数100KHzでは動作しないはずです。1KHz程度で動作確認してから周波数を上昇させて動作上限周波数を確認するのです。
3.トランジスタの駆動方法の理論が間違っています。
>トランジスタのベース抵抗は4.7kΩ、ベースエミッタ間抵抗は2.2kΩを入れて「ＶBE＝1.1[V]＞0.65[V]」としました。←トランジスタの設計ではありません。
ベース抵抗は4.7kΩを470Ω程度にしてください。駆動電流不足です。

取りあえずこれで二次側にAC40Vp-p程度の電圧が発生するはずです・・・・。

細部の理論と実際の問題点は別途説明します。
試験回路の情報を提示ください。上の情報では神様でも原因の説明はできません。
1.トランスの仕様は？カットコア、ダストコア、E/Iトランス、電源トランスの流用？
　１）２入力１出力の電圧と電流は？　AC12.5VＸ2とAC100Vで何Aですか？
　２）外形は＞縦・横・高さは約何cm
　３）直流抵抗値は各々何オームですか？
2.使用のトランジスタは何ですか。型名は？簡易の放熱板をつけていますか？

お礼

詳しいご回答ありがとうございます。
上記補足させていただいて、いったんこちらは締め切ります。
ありがとうございました。

補足

>1.いきなりDC20Vを印加して、動作確認をしてはいけません。
そうですね＞＜
トランジスタの定格を確認後は3Vにしています。

>2.周波数
トランスは50～100KHz用なんです。。
1KHzでも確認しましたが、波形が減衰していました。

>3.トランジスタの駆動方法
ＲBとＲBEで分圧してＶBEに0.65Vかからない定数設定だとそもそも意味がないと思って定数を決めたという意味で書きました。←この考えも間違ってたり？;;
また、データシートから駆動電流は数mAでよいと考えました。
ちなみに入力を3Vにして、ＲBを4.7kΩから470Ωにしましたが、コレクタ電位が約3Vとなり、ほとんど出力しませんでした。

1.トランスの仕様ですが、コアについては不明で、調査中です。
　２）外形は10mm四方で高さ5mmです。
　３）直流抵抗値（無負荷、1V）
　　　<入力側>　1kHz：Z=1.15Ω、Rs=1.10Ω、
　　　　　　　100kHz：Z=31.6Ω、Rs=1.31Ω、
　　　<出力側>　1kHz：Z=23.1Ω、Rs=12.6Ω、
　　　　　　　100kHz：Z=1.8kΩ、Rs=20.6Ω

2.トランジスタ→　2SD1898です。
　ユニバーサル基板で回路を作って実験しています。

回答No.2

anachrockt

トランスやコイルのことだったら，無料のこれ受講するとエエんじゃないかしら．
http://training.ti.com/courses/coursedescription.asp?iCSID=37981
講師のDIXON先生はこの道60年の大ベテランで非常にわかりやすいです．

回路は1次側にコンデンサとかよくわからない回路になってますが，シミュレーションすると大分様子がつかめるでしょう．
無料のLTSPICE（検索すれば使い方もわかります）とかがお勧めです．

お礼

ご回答ありがとうございます。
レスが遅れました。すみません。。

補足

情報ありがとうございます。いまいまは時間がないのですが、落ち着いたら読んで見たいと思います。（英語苦手なので時間かかりそうですね。。）

LTSpice試してみます。ちなみに知り合いにCircuitMaker2000ってのを貸してもらったんで、そちらに手をつけてしまいましたが、ネットで見つけた情報では無料版だとみんなLTSpiceみたいですね。

回答No.1

fjnobu

トランジスタの、電力消費が計算されていません。コイルのインピーダンスとコンデンサー0.033μF48.3Ωが並列に入っているので、無負荷での負荷インピーダンス16.9Ωで流れる電流に耐えられるPCが必要です。又負荷時にはそれに負荷分の電力がトランジスタに掛かることも考えなくてはなりません。
電流制限抵抗は、動作試験には入れておけば破損は少なくなります。動作時にはショートすればテストは安心です。
トランスの片側はオープンにしますが、トランスの破損の原因にもなりますのでできればそのような余分な巻き線がないほうが良いです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
レスが遅くなってしまってすみません。

補足

コレクタ損失を見逃してました。