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垂下型過電流制限回の実験


工事中(2014/05/02)
  1. 実験の目的


  2. 実験課題


  3. 実験回路

    下記の帰還増幅型定電圧電源回路において、
    追加されたTr3とR5が保護回路となります。
  4. 回路の動作


  5. 実験回路の設計

    1. 設計条件
      • 過電流検出値:25[mA]

    2. 抵抗:R5の選定

        トランジスタTr3のベース〜エミッタ間電圧VBEをONにする電圧は
        およそ0.6[V]なので、25[mA]の出力電流が流れたときR5の両端の電圧が0.6[V]
        になるよにするための抵抗値は、
        R5 = VBE/Io(max) = 0.6/0.025 = 24[Ω]

        となります。抵抗に必要な許容電力PR5
        PR5 = VBE * Io(max) = 0.6 * 0.025 = 0.015[W]
        となりますので、1/8Wタイプでも十分です。

        実際には、E-12系列が選定してR5 = 22[Ω]とします。
        このときの制限電流はIo = 0.6/22 ≒ 27[mA]
        消費電力PR5はPR5 = 0.6 * 0.027 = 0.0162[W]
        となります。

    3. トランジスタ:Tr3の選定
        コレクタ電流Ic3の最大値は27[mA]ですので、小信号用汎用トランジスタで
        問題ありません。定番の2SC1815とします。
        ON/OFFの動作をするトランジスタのコレクタ損失の計算は悩ましいところですが
        高速にスイッチングする訳ではないので、コレクタ〜エミッタ間飽和電圧 VCE(sat)に
        コレクタ電流の最大値Ic3(max)をかけて、0.25*0.027≒7[mW]としました。
        項目記号単位部品仕様(25℃)設計値判定備考
        コレクタ・エミッタ間電圧VCEOV501.2?OK備考
        コレクタ電流ICmA15027OK備考
        コレクタ損失PCmW4007OK備考

  6. 実験方法

    1. 電子ブロックの配置
    2. 負荷抵抗
        (1)1 [kΩ] (Io=5.0[mA]、PL=25[mW])
        (2)470[Ω] (Io=10.6[mA]、PL=53[mW])
        (3)330[Ω] (Io=15.2[mA]、PL=76[mW])
        (4)220[Ω] (Io=22.7[mA]、PL=114[mW])
        (5)150[Ω] (Io=33.0[mA]、PL=167[mW])
        (6)100[Ω] (Io=50.0[mA]、PL=250[mW])
    3. 乾電池

  7. 実験機材

    1. 電子ブロック
        トランジスタ(2SC1815)、抵抗器:
        コンデンサ:
    2. 固定抵抗器
    3. アナログ・テスター
    4. ディジタル・テスター
    5. 乾電池

  8. 実験結果



  9. 測定結果・考察

  10. 今後の課題

    1. フの字特性電流制限回路の実験
  11. 参考文献

    1. トランジスタ回路の実用設計(2005 初版)、渡辺明禎著、CQ出版社
  12. 関連項目


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