トランジスタ回路について

質問

トラジスタ回路についての質問です。

添付の回路図の回路ですが、電圧は添付の通り。負荷電流は200mA。

(1)Q1:2SC5876、Q2:2SA2088で選定していますが、問題ないですか？

（どちらもローム製）

(2)R1・R2の抵抗の選定について、どのようにして定数を決めれば良いのでしょうか？
計算式含めてご教授頂けると助かります。

よろしくお願いします。

回答No.9

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(1)再出

モーターは、定常状態の消費電流が200ｍAであっても、始動時に数倍の電流が流れるので、Q2の電流定格はもっと大きなものを選定する必要があります。
ロームの品種から、仮に2SA2094（60V／2A）を選んでみました。（参考URLに仕様を掲載）
このトランジスタのhFEminは120なので、ベース電流は200mA÷120＝1.67mA流す必要があります。
ベース電流の10%程度をベースエミッタ間の抵抗R1に分流させることを想定し3.3kΩとします。
　　R1＝0.6V÷0.167mA＝3.59kΩ　→　3.3kΩ
電源電圧12Vが20%程度低下した状態でもベース電流を確保できるように
R2の値を4.7kΩと決めます。
　　　((12V×80%)-0.6V)÷(1.1×1.67mA)＝4.9kΩ　→　4.7kΩ

電源電圧12Vが20%上昇した場合に、R2に流れる電流は次の通り。
　　　((12V×120%)-0.6V)÷4.7kΩ＝2.94mA　

同様に、Q1について、hFEminは120なので、ベース電流は2.94mA÷120＝0.0245mA必要です。
ここでは、ベース電流の50%程度をベースエミッタ間の抵抗R4に分流させることを想定し47kΩとします
　　　R4＝0.6V÷0.0123mA＝48.8kΩ　→　47kΩ
Q1の入力電圧が下限の19Vのときに、上記のベース電流を確保できるように、R3の値を決定します。
　　　R3＝（19V-0.6V）÷（1.5×0.0245mA)＝500kΩ → 470kΩ

https://www.rohm.co.jp/datasheet/2SA2094/2sa2094

参考URL：

https://www.rohm.co.jp/datasheet/2SA2094/2sa2094

回答No.12

lumiheart

レス数１１個も付いてから今更なのですが

本件のステッピングモータは具体的に何を回すんでしょう？
↓に回路例が有りますが
http://www.pulsemotor.com/products/feature/steppingmotordrive1.html
本件では【A】　ユニポーラ定電圧ドライバになります
これでも回る事は回るけどってレベルなんですがそれで構わないんでしょうか？
サクっと作ってから考えるって話ならここまで長くならないハズだけど
どーやらそーでもなさろう
恐らくせいぜい早くて数ｒｐｍ程度の超低速でしか回せないだろう

もし、１００ｒｐｍ以上の速度が必要なら
ツベコベ悩まずに定電流ステッピングドライバを使いましょう
http://www.pulsemotor.com/products/feature/steppingmotordrive4.html
https://lab.fujiele.co.jp/articles/748/
https://www.rohm.co.jp/products/motor-actuator-drivers/stepping-motor

回答No.11

ohkawa3

回答(9)再追記です。
お問い合わせのモーター回路が、ステッピングモーターの1相分であって、この回路を複数組み合わせて駆動することを想定しているのでしょうか？
そうであれば、追記したダイオードの並列接続では、電流遮断時の応答が遅いので、別の方法で電圧クランプすることが必要になります。

Q2の許容損失（0.5W)をご心配になっていらっしゃいますが、モーターと駆動回路の組み合わせにおいて、どのような保護が必要であるか、更に多くの事項を考慮して判断することが必要と思います。
今回提示した回路は、「原理」を検証するための回路であって、様々な動作条件を加味した「実用回路」としては、ステッピングモーターのメーカーが提供する製品を使うことが適切と思います。

実用回路をご自身で設計したいとお考えであれば、今回提示した原理回路をつかって動作確認を行い、様々な条件の組み合わせによって生じる不具合現象に対処するために、改良を加えていくことが必要と思います。

お礼

ありがとうございます。承知しました。
コレクタ損失を計算すると、VCE(sat)が最大で0.5Vなので、0.5V×0.2A=0.1Wなので、これにて進めて行こうと思います。

回答No.10

ohkawa3

回答(9)追記です。
モーターの電流を遮断するとき、モータ－の持つインダクタンスによって高い電圧を発生してQ2に過電圧が加わる可能性があるので、モーターにダイオードを並列に繋いでおく方が良いと思います。

お礼

詳しい計算まで頂き、初心者の私にとって大変助かります。ありがとうございます。

一つ質問ですが、仕様書コレクタ損失0.5Wでしたが、これについては大丈夫と言う事でしょうか？

回答No.8

hahaha8635

英語だけど
ステッピグモータの仕組み

回答No.7

hahaha8635

現在
https://plaza.rakuten.co.jp/anaheim86/diary/201902040000/
A4988　という　ドライバーと　Arduino　と　その他で　ステップモータでCNCをまったりと作ってるので(物が届かん)
参考に

回路で作ろうとするとオシロが必須になりますよ

わたしも欲しいが
中古も高いし(送料が)　でかいし邪魔だし

っで
https://www.iizuka.kyutech.ac.jp/faculty/physicalcomputing/pc_kitscope
お安いオシロ
今組んでます

回答No.6

hahaha8635

ステップモーターは　４線　6線　8線　があり　DCモーターのように　電圧を上げて　回転数が変わるわけではないです
PMWと似てるが違う
https://knowledge.ni.com/KnowledgeArticleDetails?id=kA00Z000000PAkPSAW&l=ja-JP

示された回路ではモータ焼けます
4線しか今んとこ理解してませんが

http://www.geocities.jp/gardenrr2005/no9/stmotor.htm
上記ページのように
各層にタイミングよく電気をonoffしないと回りません

またコイルにじかに電流を流すので　停止時は　電流制御などしないと　コイルが焼けるか回路が焼けます

モータードライバーがアマゾンで安く売ってるので　それを使ったほうが　安く確実で回ります

https://www.amazon.co.jp/s/ref=nb_sb_ss_ime_i_3_7?__mk_ja_JP=%E3%82%AB%E3%82%BF%E3%82%AB%E3%83%8A&url=search-alias%3Daps&field-keywords=%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%83%E3%83%97%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%83%89%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%90&sprefix=%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%83%E3%83%97%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%82%BF%2Caps%2C217&crid=90VVC2RKMTC0

安いのは2-300円送料込みです

制御用にArduino

https://www.amazon.co.jp/KKHMF-UNO-R3%E9%96%8B%E7%99%BA%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%89-USB%E3%82%B1%E3%83%BC%E3%83%96%E3%83%AB%E4%BB%98%E5%B1%9E-Arduino%E3%81%A8%E4%BA%92%E6%8F%9B/dp/B018VYJIEU/ref=sr_1_14?s=industrial&ie=UTF8&qid=1549810497&sr=1-14&keywords=Arduino

も　1000ぐらいで買えます(送料込み)
バッタもんですが
中華製だと20日ぐらいかかりますが
アマゾン経由で買った中華製はエンコーダが一個足りなかったのと
メッキ線が届かなかっただけですが
返金はちゃんとしてもらえます

抵抗セットとか買うと個数が足りないとかありますが
まあ送料込みでお安いので

トラブルが起こった場合
google翻訳で英語に翻訳してメールで送れば対応してくれます

早くほしい場合は
秋月電子通商とかで　桁が違います

回答No.5

noname#252332

この回路でステッピングモーターを動かすといううわさも聞こえますがわざわざこんなON/OFFが遅い回路でステッピングモーターを回さなくてもエミッタをGNDにつないだ2SCのコレクタをモーターにつなげばいいんじゃないかと私は思いますが、この回路でステッピングモーターを回そうというなら私には推奨できるトランジスタがこの世にはありません。ロームに聞いたらタダで正しいことを教えてくれると思いますよ。

お礼

ありがとうございます。やはり推奨できるトランジスタはなさそうですね。訳あってこの回路構成となっております。あとはFETを使用するしかありませんかね。

回答No.4

lumiheart

ロームならデジタルトランジスタでしょう
https://www.rohm.co.jp/products/transistors/digital-transistors
https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/transistors/tr_what4
https://jp.rs-online.com/web/c/semiconductors/discrete-semiconductors/digital-transistors/
https://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/mame/48.html

回答No.3

noname#252332

忘れ物。トランジスタそれぞれのBとEの間に抵抗を入れないと、OFFするのに意外な時間がかかるでしょう。VBEは0.6Vくらいなのでベース電流の10％ほどしか流さなくても意外と小さい抵抗を入れることができます。

お礼

ありがとうございます。
Q2のトランジスタですが、Pの大きなものはなかなか見つからずです。FETも候補に入れようかと思いますが、Rohm製で該当する型番のご教授いただけたらと思います。

回答No.2

noname#252332

どちらも60V、500mA、200mW。パワートランジスタとそのベースをドライブするトランジスタの容量が同じとは不合理ですが不可能じゃないです。しかし完全にON/OFFとスイッチングするとしてもQ2のVCE(sat)が最大では0.5Vもあるので0.2A×0.5V=0.1W。定格の200mWとは25℃の条件だと思いますがヒートシンクがなければ40℃で使えないでしょう。もっとPの大きいトランジスタが要りそうです。
https://www.rohm.co.jp/products/transistors/bipolar-transistors/standard-bipolar-transistors/2sa2088-product/documents

　仮に電圧をアナログ的に制御したいなら1V出力の時0.2A流すなら(12-1)×0.2=2.2W発熱します。TO-220パッケージでもヒートシンクなしでは1Wが限度でしょう。

　2SCはこんなもんでしょう。

　R2を流れる電流は、負荷0.2AをQ2のhfeで割ってそれにオーバードライブファクタ2をかけるのが最小ですが、中途半端にONすると発熱が怖いので、回路の定格電流をトランジスタの能力いっぱいとみなして計算してR2を小さめにしたいでしょう。たとえば回路の性能上の電流500mAとしてhfe100を期待するなら(500÷100×2)mAという電流が(12-Q2のベース電流-Q1のVce(sat))Vの電圧で流れる抵抗値です。R1も考え方は同じで、R1に流す電流はR2に流す電流をQ1のhfeで割りオーバードライブファクター２を掛けます。トランジスタの規格にはベースに流せる最大の電流が規定されませんが、コレクタ電流の最大値をhfeで割った電流の二倍は流せるものと理解しています。電流制限が無いのは怖いですね。使い方によりますが。

補足

ご教授ありがとうございます。
(1)Q2に関して、もっとPの大きいトランジスタが必要とのことですが、
型番（Rohm製）をご紹介いただけると助かります。

(2)2SCはこんなもんですか。
　これに関して、妥当性（計算）のご教授頂けると助かります。

トランジスタに関して、ほぼ初心者なもので。。。