今回、リレーではなくＦＥＴを使ってみたいのですが・・・

質問

自分の研究の中で、
「約１０００Ｖ（rms）の電圧をオイルコンデンサにためていき、一気に放電させる」
という部分があります。
コンデンサは、充電用の「電源部分（トランス・整流）」と放電用の「負荷部分（コイル）」の２つが接続されています。

それで、いざ放電させるときに、負荷にだけ電流が流れるように（電源部分に電流が流れ込まないように）、放電するときだけ電源部分を切り離してしまおうと考えました。
また、充電するときはもちろん電源部分とコンデンサは接続されていなければなりません。（充電できないので）

初めは普通に高圧用のリレー（水銀リレー）で切り離そうかと思ったのですが、ソースドレイン間の耐圧が１０００ＶのＦＥＴが手元にあり、このソース・ドレインを１０００Ｖラインに直列にいれて、フォトカプラでゲートに電流を流し、ＯＮ・ＯＦＦ操作をすることは出来ないかと考えました。

それで質問なのですが、こういう場合、ＦＥＴのゲートには何をどのように接続すればよろしいでしょうか？
フォトカプラの接点の片方に別電源の電圧をかけて、それをゲートにつなぐ、でもよろしいでしょうか？
それとも、別電源にしなくても、１０００Ｖラインから抵抗などを介して、ゲートに接続する、ということが出来ますでしょうか？？

簡単に言いますと、
「１０００Ｖラインの入り切りを、ＦＥＴを使って行うためには、どのようにＦＥＴをドライブさせればよろしいでしょうか？」
ということです。

リレーを使えばそれで済むとは思うのですが、自分のスキルアップのためにも、ぜひどなたか教えていただければありがたいです。

また、ＦＥＴで無くとも、何か他のやり方で１０００Ｖラインの入り切りが出来るのであれば、ぜひ教えていただけるとありがたいです。

どうかよろしくお願いしますｍ（＿＿）ｍ

回答No.3

tadys · ベストアンサー

＞これは、放電させた際に電源部分に流れ込む電流を制限させるため、ということでしょうか？？
＞それで、コンデンサの充電に時間がかかるというのも、この抵抗によって流れる電流が制限されるから、ということでよろしかったでしょうか？？
そうです。

＞これは、電流が流れ込まなくなるから、ということでよろしいでしょうか
そう考えて良いでしょう。

＞この「高抵抗」と「高圧抵抗」というのは、どのように決めればよろしいのでしょうか？？
電源側のインピーダンス、放電側のコンデンサの容量、放電の繰り返し周期などで変わるのでその辺のパラメータが分からないと決めようが有りません。
「高圧抵抗」と言うのはこの場合1000Vかけても大丈夫な抵抗と言う意味です。
耐電圧が低いものだと電極間で放電してしまって抵抗の役に立ちません。
「高抵抗」のほうは放電の影響が電源回路に現れないようにする為に必要です。
また、放電後に放電側のスイッチがオフにならないと常時電流が流れますのでそれによる電圧効果が生じて上手くないでしょう。

参考URLの静電気試験機では放電用コンデンサ100pFまたは200pF、充電抵抗10MΩ以下となっています。

参考URL：

http://www.noiseken.co.jp/products/pdf/ess_600x.pdf

回答No.2

tadys

かなり難しいですよ。
ドライブ回路にはTLP250などが使えます。これが入手できない場合には同じような回路を自作する必要があります。
TLP250のデータシートは下記からたどって下さい。
http://www.semicon.toshiba.co.jp/openb2b/websearch/resultDo.jsp

このフォトカップラを動かすには10～35Vの電源が必要ですが、これは他の回路から絶縁しておく必要があります。
例えば、http://www.bellnix.co.jp/products/dcdc/by-h/by-h.htm のような物が必要です。

その他に、ラッシュカレントや過電圧に対する保護回路も必要になるでしょう。

＞１０００Ｖラインから抵抗などを介して、ゲートに接続する、
これは色々問題が有るので止めておいたほうが良いでしょう。

一番簡単なのは、電源とコンデンサの間を高抵抗の高圧抵抗で結ぶ方法です。
何の制御もいりませんが、欠点としてはコンデンサの充電に時間がかかるので繰返し周期が遅くなることです。
とにかく確実に動く回路が欲しい時には試してください。

SCRを使った場合は、充電が完了すれば自動的にオフになります。
ただし、充電が完了する前に放電させるとSCRがオンしっぱなしになると思います。

補足

ご回答どうもありがとうございます。

＞ドライブ回路にはTLP250などが使えます。
手元には、TLP504、TLP520、TLP521などがあります。

質問投稿内容の繰り返しになってしまいますが、これらのフォトカプラのエミッタにＦＥＴをドライブさせるための電源電圧を、コレクタをＦＥＴのゲートに接続しようと考えています。
ただ、それを上記を実践するには、絶縁された電源、突入電流やカ電圧に対する保護回路が必要、ということですよね？？

＞＞１０００Ｖラインから抵抗などを介して、ゲートに接続する、
これは色々問題が有るので止めておいたほうが良いでしょう。
どうもありがとうございます。止めておきます。

＞一番簡単なのは、電源とコンデンサの間を高抵抗の高圧抵抗で結ぶ方法です。
これは、放電させた際に電源部分に流れ込む電流を制限させるため、ということでしょうか？？
それで、コンデンサの充電に時間がかかるというのも、この抵抗によって流れる電流が制限されるから、ということでよろしかったでしょうか？？

＞SCRを使った場合は、充電が完了すれば自動的にオフになります。
これは、電流が流れ込まなくなるから、ということでよろしいでしょうか？もしくは、サイリスタのアノードとカソードで電位差が無くなるから・・・といえばいいのでしょうか。。
ゲートで任意にスイッチング出来るように、ＧＴＯサイリスタを考えていたのですが、なかなか入手できる方法、店などが見つからず、困っています。

ですので、教えていただいた「電源とコンデンサの間を高抵抗の高圧抵抗で結ぶ」という方法をぜひ試してみたいのですが、この「高抵抗」と「高圧抵抗」というのは、どのように決めればよろしいのでしょうか？？

勉強不足で、質問・確認ばかりしてしまい、申し訳ありません。
よろしければ、ご返事をお待ちしております。

宜しくお願い致します。

回答No.1

likipon

ご質問の件ですと, 1000Vというのはrmsとありますから, 交流でしょうか.
通常, FETはドレイン-ソース間にダイオードが寄生していますので,
逆向きの電圧がかかるとスイッチングができません.
つまり, そのままでは交流に使えません.

交流のスイッチングにはサイリスタやトライアックという素子が用いられます.
調べてみてください.

ただ, 耐圧1000Vの素子を1000Vで使うのはどうかと思いますし,
(安全率が1ですよね・・・しかも交流だとピーク値は1400Vですよね?)
普通フォトカプラを接点と呼びません.

どうも基礎的な知識がまだ足りないように見受けられますので,
最初から1000Vに挑むよりは, もっと小規模で安全そうなところから
初めて知識をつけていくのがよいのではないかと思いますが, いかがですか.

お礼

度々すいません。
先ほどはありがとうございました。

「リレーは使わずに」というのが条件でしたが、
教えていただいた「サイリスタ」や「トライアック」については、何か良い方法は無いかと以前から考えていました。

ただ、普通のサイリスタでは素子に流れる電流を保持電流以下にするか素子に逆電圧をかけるしか無いので、今回の実験ではそうする方法が分からずにあきらめましたが、先ほどＧＴＯサイリスタを思い出し、それなら使えそうだと気づきました。

もちろん、ＦＥＴでのスイッチングも考えていきたいと思います。

どうもありがとうございました。

補足

ご回答ありがとうございます。

すいません。書き間違えました。
交流７１０Ｖｒｍｓで、整流して約１０００Ｖということでした。

安全率が１というのは私も気になっていました。
負荷に電流が流れる時間は、コンデンサの容量とコイルの仕様から計算してμsecもしくはｍsecオーダーなので、なんとか使えるのかなと考えていました。

フォトカプラは、エミッタコレクタ間のことを接点と呼びました。

基礎的な知識がまだ足りないのですが、１０００Ｖでやらなければいけない状況なので、何かヒントを教えていただきたく、こちらに質問させていただきました。

それと、１０００Ｖで行うときと１０Ｖで行うときでは、使う素子や構成などは変わってくるのでしょうか？
もし変わるのであれば、１０００Ｖのときにどうすればいいのかは結局分からず、
もし同じであれば、その方法を教えていただきたかったのです。。

そもそも、「ＦＥＴのソースエミッタ間を同電位にして、スイッチングさせる」という回路をこれまでに見たことが無かったので、まず可能であるかどうかを質問させていただきました。

どうもありがとうございました。