トランジスタでのモータ制御 過負荷時の挙動について

質問

ＤＣブラシモータのアナログ制御回路を設計中です。
モータ過負荷防止のため、トランジスタＸ2にて2Aの電流制限をかけたいのですが、実験的にモータをロックさせた時の挙動が理解できません。以下現象の原理(理屈)を教えて下さい。
トランジスタ発熱対策の為です。

＜現象＞
無負荷状態では、
・モータに約24Vかかり、2SC5198のVceは0.1V。程度
・電流は約0.2A。
モータをロックさせると、
・モータ電圧が約6Vに下がり、2SC5198のVceが約18Vまで跳ね上がる。
・電流は約2A流れる。（←これは希望値とおりでＯＫ）

2SC5198のIbは50mA、hHFは100です。

疑問は、“なぜ、Vceが跳ね上がってしまうのか？”です。
制御回路を通さない場合、モータにはロック時で24Vかかっています。

＜使用モータ＞
・24V(11W)ギアドモータ（減速：1/13.2）
・始動(停動)電流：4.2A
＜電源＞
・24Vスイッチング電源
＜トランジスタ＞
・2SC5198
・2SC1815
＜回路＞
・別途添付

以上、知識のある方、お助け下さい。
よろしくお願いします。

回答No.1

noname#108260 · ベストアンサー

モータ詳しく無いのですが、Vceが跳ね上がってるのではなく、モータでの電圧降下が下がっているのと考えるのが自然では無いでしょうか。

トランジスタの通常の動作状態では、かかっている電圧に関わらず電流を流します。
逆に言うと、負荷になっているものの方が電圧決定に大きく寄与します。

過負荷状態のモータは6Vで2A流流れるものということになります。

動作時にはトランジスタが電流増幅を行う以前に負荷が重いのでスイッチング素子的な働きになっています。

トランジスタのアナログ的な動作についてちょっと勉強してください。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ご指摘のように、モータ側に注目して色々試してみたところ、
モータの内部抵抗に関係しているみたいです。
・制限電流：1A → モータ電圧：6V（ロック時）
・制限電流：2A → モータ電圧：12V（ロック時）
　（↑質問時の数値を間違えていました）

ロックさせると、そのまま「内部抵抗」分の電圧降下になるようです。
回転しないと、電気的な特性が別物になるという所でしょうか。

良いヒントをいただき、ありがとうございました。
トランジスタについては、引き続き勉強させていただきます。

回答No.2

tance

モータ電流を２Aに制限したい訳ですから、モータ電流が２Aになるように
モータ電圧を回路が下げてくれたわけです。モータ電圧が下がったので
トランジスタは残りの電圧を背負い込むことになります。

もし、モータ電圧が下がらなかったら、負荷の重いモータはもっと大きな
電流を流します。それでは２Aで制限したことにならないですね。

トランジスタの発熱に注意が必要です。

お礼

ご回答ありがとうございます。

言われて見ればその通りですね。
一人で考えていて、迷宮に迷い込んでしまったようです。
ありがとうございました。

発熱対策が大変です。ＦＥＴも試してみようと思っています。