電源回路の異音

このQ&Aのポイント
  • 24V→5V→12Vの電源回路で負荷をかけるとFETが発熱し異音がする問題が発生している。フォローアップでTPCS8104を使用した場合、1.3Aまでは発熱しないが1.4Aを越えると異音がなり始める。指を近づけると異音と発熱が止まる現象が発生している。
  • 発生している異音はコントローラ(LM3485MM)から出ている可能性が高い。
  • 問題の原因はノイズかもしれない。
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電源回路の異音

スイッチングレギュレータについて教えてください。 先日の質問で24V→5V(降圧レギュレータ)→12V(昇圧レギュレータ) という電源回路構成で12Vに負荷をかけると5V電源のFETが発熱する という質問をし、貴重なご意見をいただいたのですが、 とりあえず12Vは後回しにし、24V→5Vのみの確認をしていたのですが、 下記回路構成のままでは負荷電流1AくらいでやはりFETが発熱します。 ナショセミのLM3485MMというコントローラを使用しています。MOSFETは東芝のTPCS8104というのを使用しています。 このTPCS8104が発熱するので、FETを試しに2SJ598Z(NEC)に変えて 負荷を与えると1.3Aあたりまでは発熱もありませんでした。 が、 1.4Aを越えたあたりから「ジ~」という異音がなりはじめFETが発熱しました。 おそらく音はコントローラ(LM3485MM)から出ています。 で、 LM3485MMに指を近付けると異音が治まり、FETの発熱も治まるような 症状が出ています。 で、指を離すとまた音がなり、FETが発熱します。 これはいったい何なんでしょうか? ノイズでしょうか? ヒントでもいただけたら幸いです。 よろしくお願いします。

  • man_u
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質問者が選んだベストアンサー

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回答No.5

LM3485MMはヒステリシス制御ですから,勝手に高周波の発振を起こして動作しています. 「高周波の発振云々」は気にしなくてエエでしょう. 電流検出をどこで行うかが問題で,ここで説明しているように http://www.ednjapan.com/content/issue/2007/01/content03_03.html 望ましいのはF点ですが,LM3485MMはB点で行っています. これが過電流保護による異音発生の原因でしょう. NSには,D点で行うエミュレーテッド電流モードがありますが,なぜ採用しなかったんでしょうか? DC-DCコンバータの熱やノイズに関する初歩的な問題は,この 「初心者のための電源設計セミナー」 で,噛んで含めるようにやさしく説明してくれます. 初心者だったら,受講してみたらどうでしょうか? http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogsplash.tsp?contentId=41726 http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogsplash.tsp?contentId=44430

man_u
質問者

お礼

度々ありがとうございます。 言い訳?させていただくと、当回路は実は、自分で組んだものでは ありません。会社に自他ともに技術は、技術だけは超一級と認めるエンジニアさんがいて、その人が回路設計したものなんです。 もちろん部品の選定もです。 あとはデバッグしといて・・・ で、意見を言うと、「違う」「おかしい」しか言うてくれません。 けど、いい勉強になりました。 自分で回路を設計する際に大いに参考になる意見です。 感謝ですm(_ _)m

その他の回答 (4)

回答No.4

> ところで、発熱の原因としてはON抵抗の高い低いよりも > スイッチング損失のほうが大きいのでしょうか? スイッチング時間はQgとICのドライブ能力で仮定して, 前回紹介したこれを参考に計算したらどうでしょうか? http://www.onsemi.jp/site/pdf/Efficient_Nonisolated_DCDC.pdf

man_u
質問者

お礼

度々ありがとうございます。 計算すると確かに2SJ598のほうが早いです。 ただON抵抗はTPCS8104のほうが15倍くらい低いので、 単純にON抵抗の低いほうが発熱少ない と思っていたのですが、そうではないんですかね。 また、パッケージの違いも大きいんですかね。

  • tance
  • ベストアンサー率57% (402/704)
回答No.3

ANo.2 tanceです。 ひとつ言い忘れました。高周波の発振で何故耳に聞こえる音になるのか ということです。必ずそうなるというものではありませんが、間欠 発振のようになると聞こえることはあります。バースト状の発振という ことです。 発振によりどこかのコンデンサに異常な電圧が貯まり、そのせいで 動作点が狂い、発振が止まり、異常電圧が徐々に放電し、再度発振する、 ということを繰りかえすことがあります。発振現象はかならず ヒステリシスを伴うので、十分あり得る話です。

man_u
質問者

お礼

むずかしいですね! FETの出口(ドレイン)で波形を観測してるのですが、 細かなパルスみたいなものが不定期な間隔で パラパラっと出ているのが見えました。 これがなぜだか不明なんですが・・・f^_^;;

  • tance
  • ベストアンサー率57% (402/704)
回答No.2

>LM3485MMに指を近付けると異音が治まり、FETの発熱も治まる ということから、高周波の発振を起こしているのではないでしょうか。 配線の長さなどでも状態が変わりますので、一概にどこがどういけない かは言えませんが、手を近づけるだけで状態が変わるのは相当高い 周波数の仕業に見えます。

回答No.1

TPCS8104は Qg=107nC,RDS(ON)=18mΩMAXで, 2SJ598Zは Qg=15nC,RDS(ON)=190mΩMAXです. Qgが大幅に低下したんで,スイッチング損失も少なくなったはずです. LM3485MMの過電流保護は,RDS(ON)の電圧降下で行っているから,過電流保護レベルを2SJ598Zに合わせて(約10倍)変更していなければ,異音はここが原因でしょう. 電流プローブで電流波形を見ればわかりますが,LM3485MMのデータシート通りのパターン設計をすると観測しにくいんで,動作を理解してダイオードの電圧波形を見れば原因はわかるはずです.

man_u
質問者

お礼

ありがとうございます。 過電流保護が働いているための異音の可能性が高いんですか! ところで、発熱の原因としてはON抵抗の高い低いよりも スイッチング損失のほうが大きいのでしょうか? あほですみませんm(_ _)m

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