できれば電力回生をしたいが、受け入れ先がないので、しょうがない、熱にする。
仕様:48V 4.8Aにて250Wの熱を発生。
端子を繋いが瞬間に電流が流れると危ないかと思って、MOSFETでON/OFFする。オン抵抗は実測5.5mΩと小さいものなので、放熱のフィンは不要である。
なお、24V 4.8Aでも放電できるように、内部の回路は24Vの放電回路が2直列となっている。
いかんせん電力がかつて扱ったことがないくらい大きい&すべて熱になるので、連続通電試験を実施。
といって、電源装置が35Vまでしか発生できないので、35V 3.5Aにて連続通電中。ファンは手に入る中で最も風量が大きいものを選んだので、大変うるさい。
ざっと回路図はこんな感じ。
太線は5A程度の電流に十分耐えるようなワイヤを使います。また発熱するホーロー抵抗との接触で被覆が溶けたりすると危ないので、配線は基本的にテフロン系の耐熱ワイヤーを使います。
安全装置としては、うっかり何かがショートした時のためにヒューズ。入り口端子に最も近いところに配置。
二次的な安全策としてホーロー抵抗の部分のハンダ付けを共晶ハンダで実施。183℃ではんだが溶けるので、そこで回路が遮断されるようにとしました。ホントかな?とりえずコシの強い配線をUの字に曲げて配線したから、残留の応力でハンダ溶けた時に配線外してくれないかなと期待。
連続通電試験がそろそろ30分になるが、発熱の問題はなさそうだ。風が結構流れてるからね。電圧も低いしね。
最悪を想定して、ファンが停止したときや、逆接続をしたときのことを考えるべきなんだが、逆接続はファンが壊れて終わり。あ、ファンが壊れてるのに電流が流れ続けるからダメじゃん。MOSFETも内蔵ダイオードでの電圧ロスがあるから発熱ひどそうだな。5Wくらいなら大丈夫かな。
ダイオード入れておこうかな。連続5A流してしまうと、ダイオード結構発熱するんだよなぁ。ファンのところにダイオード入れて、ファンが壊れないように保護。ファンが回らなかったら逆接続だから気がついてね、でいいかな。
あ!MOSFETつかって逆接続の保護回路できるじゃないか。それだな。NMOSが大量にあるから、それを使って実装してみよう。ローサイドスイッチになるけど、そこはご愛嬌。
で、変更した回路がこちら。MOSFET一つ追加するだけ。理解しにくい回路だが、これで逆流阻止できる。内蔵ダイオードを使ってうまいこと起動処理します。
さて、保護回路の解説だが、MOSFETをひっくり返して配線するだけ。逆方向接続の場合、下側に入れたMOSFETがOFFなので、逆電圧は下のMOSFETがすべて担保する。
順方向接続の場合、下のMOSFETのボディーダイオードを流れて全体の回路がONになる。いざONになると、下のMOSFETのVgsが12VになるためMOSFETがONになる。ボディーダイオードに電流は流れていたがMOSFETがオンになるので、もはやオン抵抗のみが支配する世界がやってくる。
いや、これいいね。
そして、本日実際の電源(電池)を接続しての試験を実施した。で、懸念点が出てきた。最後にMOSFETのVgs程度の電圧になったとき、MOSFETがON/OFFの中間状態になるとかなりの発熱があるのではないかと。
電圧が定価したら、電流遮断するような回路があってもいいかな。
半田ごての前に測定器なんかを置くと、飛んだ半田カスで汚れるかもですよ。
よそ見していると、半田の先が測定器にジュッ!とか。
私もよそ見して半田リールにジュッっとやってしまったことがあって、巻いてある半田が溶けてしまいました。
今まで日本アルミットのKR-19RMAを使っていましたが、KR-19SHRMAに変えました。
無洗浄タイプでも活性が高く、フラックスの耐熱性が高くなって、コテ先で酸化されるまでの時間が長く持ちます。
FETを使った逆接保護は私もよく使います。
ショットキダイオードよりも電圧損失が低くなるし、FETの価格も安くなりましたからね。(^^)
ハイサイドで使うとP-Chが必要になりますけど。
リレーでも、軽くFET回路でも
あと、保護回路がおおげさすぎませんか?
ところが、半田の種類にかかわらず、半田がアルミニウムにくっつく(濡れる)と、必ずコテ先(純鉄)が頑固な酸化膜に覆われて、コテに半田がのらなくなってしまいます。
アルミに半田がつかない場合は、この症状にはならないようです。
考えるにアルミの酸化膜が無くなって半田がくっつく(濡れる)と、アルミニウムが半田に溶け込んで、アルミニウム原子がこて先の純鉄に結合しているような気がするんですが、どうなんでしょうか?
でもアルミに半田付けできるのだからアルミの酸化膜ならフラックスで溶けてもいいはずですし。
一度こて先に酸化膜ができると、新しい半田を付けながらカッターの刃で擦って酸化膜を除去するぐらいしないと半田がのってくれなくなります。
うーん・・・。
10Ωは回生電流殺しではありません。放電のための主役です。
アルミの件ですが、おっしゃるようにコテ先の酸化膜が原因だと思います。
アルミとスズは合金になるので、まずアルミがスズに溶けていきます。コテ先の鉄が露出しているとは思いませんが、コテ先が溶けたまま放置すると、スズとアルミの溶けた状態の中から酸化されやすいアルミが選択的に表面で酸化膜になってしまい、ハンダがのらなくなるのではないかと思います。
鉄とアルミとの反応も考えられますが、酸化膜が怪しい気がします。
興味深いので、今度やってみようかな。
かなり頑固な酸化膜になりますので、実験するときは覚悟してやってね。(笑)
昔からアルミにはんだ付けするときは、アルミ専用の半田とペーストを使っていていて、この現象に悩まされていました。
それでアルミ用のペーストになにか怪しい物が入っているなと思っていました。(笑)
その後、KR-19でもアルミにはんだ付けできることがわかった時もやはり同じ現象になって、アルミ専用の半田やペーストが原因ではないとわかったんです。
コテ先が直接空気に触れた瞬間に酸化されて、その後半田を全く受け付けなくなります。
なかなか厄介そうな問題ですね。
ハンダゴテにハンダをモリモリしてアルミの稀釈をしてもだめでしょうか?