リンギングのエネルギ

質問

初めまして、リンギングについての質問です。
当方素人でして、わかりづらい点はご指摘ください！

[ 質問 ]
「リンギングのエネルギの算出方法があればお教え下さい」

[ 背景 ]
高電圧を一定時間スイッチング出力させる装置を作成したのですが、
300V以上で出力しようとすると電源電圧が上昇してしまいます。

周りの方に相談したところ、「電源の出力間にリンギングのエネルギを
吸収する分の抵抗を挿入したら」とアドバイス頂きました。

リンギングのエネルギというのは、オシロで観察した波形のうち、
リンギングにより電圧が上昇している部分の面積を割り出せばよいのでしょうか？

そうした場合、単位が電圧[V] × 時間[s]　となりエネルギとは言えない気がします。。

もし正しいリンギングのエネルギの計算方法があればお教え下さい。

大変わかりづらい質問で恐縮なのですが、ご回答、ご指摘、お願いいたします。

回答No.2

bogen555 · ベストアンサー

リンギングの周波数はどのくらいでしょうか？
分布定数回路で考えるか、集中定数回路で考えるかは、波長によります。
波長[m] ＝ 電波の速度[m/s] ÷ 周波数[Hz]
ですが、よく見かける周波数では
波長[m] ≒ 300 ÷ 周波数[MHz]
で計算できます。
リンギングの周波数から計算した波長と、装置の高電圧をスイッチングして出力する配線長を比べて配線長が波長の1/10以下なら、集中定数回路で考えます。
そのときに蓄積されるエネルギーは、配線のインダクタンスLに1/(2LI^2)、配線間の浮遊容量に1/(2CV^2)です。
IとVは電圧と電流です。

現象をみると、スイッチングしたことによる配線のインダクタンスに発生するサージ電圧（インダクティブ・キックとか逆起電力とかよばれる）の問題かと思います。
解決策は「スナバ回路」で検索してみて下さい。
こんな資料もありました。
http://www.fujielectric.co.jp/products/semiconductor/technical/application/pdf/RH984b/RH984b_05.pdf

お礼

ご回答ありがとうございいます。

私、この分野に明るくなく人に言われるまま「リンギングなのかー」と思っていました。

確かに、今回扱っている周波数はkHz単位ですし、調べてからよく見るリンギングの波打っている波形とも今回の波形は若干違う気がします。。

ただこれで「集中常数回路かー」では同じことなので、頂いた情報を参考にもう一度状況を整理させていただき、現象を検討したいと思います。

ご指導、ありがとうございました。

回答No.1

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

電気信号の輸送は、電気エネルギーの輸送で説明されます。分布常数回路での、ケーブルと負荷間のインピーダンス不整合により反射が起き、信号源でも反射が起き、行き来するのがリンギングの原因です。

エネルギーの吸収というのは、直列に抵抗を挿入して、反射するエネルギーをI^2Rの形で消費するという意味で言われていると思います。これをダンピング抵抗と言います。
ダンピング抵抗を大きくすると、ケーブル容量成分と合わせた積分回路の時定数が長くなるので、スイッチング速度は落ちます。

エネルギーの算出は電気回路の本の分布常数回路の項に任せます。

お礼

ご回答ありがとうございます。
あまりに早いレスポンスに正直ビビりました(笑

リンギングに関わると、分布定数回路はやはり
はずせないんですね。。
本読んだんですが正直よくわからなくて。。

再トライしてみます！