PNPトランジスタ安全動作領域について

質問

別でご質問させていただいていますが、画像を添付したかったため新規質問致します。
よろしくお願いします。

突入電流が高く、TR1が安全動作領域外になります。パルス幅が10ms、1.5Aになります。

基板設計変更ができないめ、すでに実装されている抵抗やコンデンサの定数変更で突入電流を抑えたいです。
R1とR2がジャンパー抵抗なので、何Ωか入れて電流制限できますでしょうか。
適切な値を教えて頂けますと幸いです。
アドバイス頂けないでしょうか。

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回答No.14

ohkawa3 · ベストアンサー

＞現状の回路でQ2にかかるコレクタ電圧、コレクタ電流について、どのくらいの数値になるかヒントを頂けないでしょうか。
その値を実機で測定するのが貴殿の「お仕事」の筈です。
私が試験問題の出題者なのではありません。回答は貴殿が扱っている実機にあります。スレッドが長くなって、かえって本質が見えにくくなっているように感じます。そろそろ締め切りましょう。

お礼

色々とお付き合いありがとうございました。
大変助かりました。
明日からも頑張っていきたいと思います。

回答No.3

4810noja

この手の質問は3回目ですね。
ここに質問してちゃんとした回答を得るつもりなら、各部品の型名や数値、負荷も含めて必要なデータを書き込む必要があります。

「TR1が安全動作領域外」だったら、このトランジスタが何という型名なのか分からなければ答えようがありません。
24V1.5Aに注目すれば、Tr1を2SA1646クラスに換え放熱器をつければOKでしょう。
R2を例えば10Ωとか20Ωとかあるいは33Ωなどの抵抗に替えて電流制限をおこなえますが、ずーっと入ってて負荷のその後の動作に影響はないのですか？

負荷も含めて、この回路の設計思想は何だったのでしょうか？
想像するにこの回路は、電源ON時の突入電流を和らげるためにゆっくりと電源電圧を上昇させ、その後はなるべく電源電圧をそのままで負荷へ送るためにあるのではないのですか？
そしそうだとしたら、この回路は（この配線図が実態回路と一致するなら）かなり怪しいです。
R5はTr1のベースに接続すべきではありません。Tr1のコレクタ（24V電源）に接続すべきで、R5・R6の抵抗値、C2の容量を再検討する必要があります。そうするとC1は不要になりす。

・・・まさかと思うのですが、Tr2はUJTで発振回路ではないですよね？

回答No.2

kantaro1985

R1,R2のジャンパー抵抗は、部品タイプ（チップ•アキシャル挿入・ラジアル挿入など）はどのタイプで、サイズはどのぐらいで基板設計済みなのでしょうか？
それによって、できる事も変わってくると思います。

前の質問の回答にも書きましたが、このジャンパー抵抗の所にNTCサーミスタ（パワーサーミスタ）を入れる方法があります。
NTCサーミスタは、電流が流れていない冷間時は抵抗値が大きく、ここで電源投入すると突入電流を抑制します。
電流が流れ始めると、自己発熱します。
NTCはネガティブ(負)特性ですので、温度が高い程、抵抗値が下がります。
もちろん自己発熱しているので、ロスはゼロにはなりませんが、固定抵抗を入れるよりは定常動作中のロスを低くしながら、突入電流に対しては効果的な抵抗値にすることが出来ます。
ただ、この方法を使えるかどうかも、R1,R2の形状・サイズによります。
自己発熱するので、周囲部品との距離が問題ないことも確認が必要です。

今回は回路定数も書いていただいていますが、これだけで適切な抵抗値を答えるのは難しいです。

突入電流は、この回路によっても変わってきますが、それ以上に負荷と、供給側の電源によって変わる要素が大きいです。
どのような測定環境で測定されているか分かりませんが、その測定値が最大値なのかもわからないですよ。
突入電流の測定値は供給側の電源の、出力インピーダンスによっても変わってしまいますから。

もし、測定環境の供給電源インピーダンスが高めになっていて、実使用時の供給電源インピーダンスがそれよりも低ければ、せっかく問題無いように対策したつもりが、実使用では、もっと高い電流になる場合もあります。
測定環境が実使用の最も低い電源インピーダンスを再現出来ているのかも確認しておく必要があります。
もし、どうしても実使用状態のインピーダンス。再現出来ない測定環境なら、かなり余裕を持った突入電流値に抑えておく必要があると思います。

補足ですがNTCサーミスタを使う対策は、回路をOFFしてすぐにONすることが頻繁にある場合は、あまり効果を発揮できないので、ご注意下さい。
定常運転中は自己発熱で低抵抗になっている状態なので、OFFしてから、サーミスタが冷える前にONすると、充分に突入を下げることが出来ません。
もし、使われる場合は、OFF後にどのぐらいの時間で効果を発揮出来る抵抗値まで上がるか（どのぐらいの時間でサーミスタの温度が下がるか）も確認し、実使用時のOFF→ONの間隔が、それ以上の時間と出来るかどうかですね。

負荷側の状況も、もちろん重要です。
抵抗性の負荷なのか、容量性の負荷なのか、誘導性の負荷なのか。
突入電流を問題視されていることから容量性である可能性が高いですが、電球やヒーターなどの負荷は抵抗性負荷ですが、突入電流が流れます。
電球などは、冷間時は抵抗値が低く、使用時の自己発熱で本来の使用時の抵抗値まで上がるためです。
突入電流の流れる時間から考えると、容量性負荷なのかなと思いますが、負荷の中で抵抗成分と容量成分がどのくらいの割合なのか、また、その測定時の負荷は実使用状態における最悪の状態を再現出来ているのかを確認しておかないといけません。

基本的な部分の設計変更が出来ない状況とのことで、限られた中での対策は大変だと思いますが頑張ってください。

補足

詳細にありがとうございます。
またいつもありがとうございます。
サイズは1005になります。

後段にフィルター回路（電解コンデンサとコイル）、それにより突入とパルス幅が広くなっているのは分かっております。
しかし、EMI関連で効果もあり、そのフィルター回路は省けない状況です。

なんとかいまの既存回路で対策を検討していますが、PNPトランジスタも安全動作領域内におさまるものが無さそうです。

サーミスタは一度ためしてみます。

回答No.1

ohkawa3

現状：パルス幅が10ms、1.5Aを、どの程度に抑制したいのでしょうか？
ご提示の情報では、TR1の安全動作領域がどの程度なのか把握できませんので、定量的な回答を差し上げることが困難です。
また、負荷に関する情報がありませんので、負荷に関する情報を含めて、トランジスタの型番、R5の抵抗値などもご提示頂きたいと思います。
R1、R2を0オームではなく、何Ωかの抵抗に変更すれば、TR1に流れる電流ピークを抑制する効果があることは間違いありませんが、定常的な電力損失が生じるので、温度上昇が問題になります。現状は、ディレーティングを考慮したうえで、十分な温度マージンがあり、プリント基板上のR1、R2で相当の発熱があっても、信頼性を保てる範囲にあるでしょうか？（R1,R2の定格電力はいくらでしょうか？）
さらに言えば、負荷の回路が故障したような場合、R1、R2には定常状態よりも何倍もの電流が流れる可能性があります。このような状態では、R1、R2の温度上昇が過大になって、発煙・発火などの危険もあります。
上記のような懸念事項を潰していったうえで、R1、R2の抵抗値を決める必要があるので、うかつな回答はできません。

補足

早速ありがとうございます。
R5は22kです。定格電力は0.25wになります。
トランジスタは2SA2206になります。
負荷はDCDcコンバーターがございます。