ホットなIH

どうも、KKTです。

最近すっかり寒くなってきました。僕は手袋を購入しました。今年もあと少しですがいつも後半に焦るタイプなのでまだまだ今年の7割くらい残ってる感じありますよね？

僕がIH大好きなのは皆さんご存知と思いますが、先日また作りました。

今回はちょっと幾つか試したいことがあったのでちょっと実験して済ますつもりだったのですが思いの外上手くいってくれたので写真だけ上げておきます。

まず新調したフルブリッジ部分です。

配線が面倒だったのでいつもみたいに生基板で済ませました。素子は2SK1947で耐圧250V、ピーク電流200A、ON抵抗が65mΩのです。強いですね。緑色のコンデンサは僕の好物でもあるTACBで250V475です。入力はAC100Vを想定しているので素子とともに耐圧は問題ありません。左の方についているのはゲートドライブトランスです。贅沢にE22を2つも使っていましました。スイッチング特性はそこそこで、共振時はZCS動作になるのでスイッチング損失は減りますが1500W入力でファン１つ回せば触っていられる程度です。制御部分はまだ作っていなくて簡易的にTL494の回路でボリューム回して手動PLLしてます。

コンデンサはいつものように水に浸してあります。まだこの写真の時は水を循環させていなかったため

時々沸騰してしまいます。これ以降はラジエータで水を冷やすようにしたのでこういったことにはなっていません。

スペーサみたいなのを赤熱させているところです。海外勢のアホみたいに強いIHみたく線香花火にはなりません。出力不足でしょう。

そうこうしているうちにワークコイルも赤熱してきます。事故ってる感じ出てますけど一応想定内です。でも銅管の表面が酸化してパラパラ落ちていくので明らかに細くなっている感じはあります。

と思ったらﾊﾞﾁｯと焼き切れました。めでたく「たのしいこうさくシリーズ」入りです。

こうなるちょっと前に一度コンセント付近から轟音がしてブレーカが落ちたので見てみると

こうなっていました。危ないのでやめましょう。これでも入力電流は16～18Aくらいだと思います。劣化していたのでしょうか（流しすぎ）。ホントに危ないです。

ワークコイルがご存命だった時の写真ですが一応溶解に成功しています。なんだかんだ言って溶解までこぎつけたのは初めてじゃないでしょうか。嬉しい限りです。

この辺でワークコイルを新調しています。ちゃんと中に水が通るようにしたので発熱の問題は解決です。しかしラジエータで冷やしてもすぐ熱湯になっていますので相当ここでロスがあるみたいです。銅管を太くすれば良いのですが手元に太すぎて巻きにくい奴しかないのでしばらくはこれでいきます。出力もちょっと上げたので線香花火みたいになってきれいです。

なかなか写真で表現しづらいのですが加熱中は本当に液体になって垂れたりどっか転がっていったりするので注意してください。ホントに危ないです。写真のはユニクロのL字金具を加熱した後のものです。支えてた棒と溶着してしまっています。

取り敢えず手元にある金属片を熱くしてみます。

いい感じです。直視できない（しちゃだめ）くらいの光が出ます。使用している回路では電源の平滑を行っていませんのでワークコイルが60Hzで激しく振動します。それでやかましいのでティッシュで銅管を包んでビンに当たってうるさくないようにしています。中水通しているので写真の状態でもワークコイルは触れる温度です。当然ですが動作中のコイル両端はかなり電圧が高いので注意しましょう。僕も出力弱い時にうっかり触ってビリっと来て焦りました。ホントに危ないです。

実際はもっと流動している感じでおもしろいのですがあまり伝わりませんね。あんまりやると金属が垂れて銅管がショートして共振からずれて暖かくなくなります。回路によっては致命的なダメージが入ることもあるのでコイルは横置きの方が良いですね。危ないです。

加熱後はこんな感じになりました。溶けた部分はボロボロになってしまっています。変性してしまっているようです。僕もこうなりたくはありませんね。

ちょっと変わった溶け方をする奴もおります。サイズはM12です。冷やし方にもよりそうです。

回路についてはまた別の記事で動画とともにお送りする予定なのでよろしくお願いします。

Web拍手反応

> よしよし

> ﾋﾟﾄｯ

ｸｩｰﾝ…

> 来る度にどこかしら変わっててすこ

落ち着きがないとも言う

暇だといじりたくなるものよね

> そのアイコン描いたのなかたくんじゃなくてわいやで

> 監督はなかたくんやで

誰？

なかたくんの監督の元で描いたってことなんですかね…。なかたくんちゃんと差分もいくつか用意してくれたし人望に溢れているよね（記事はあまり書かない）。

それでは、今日はこの辺で。

Web拍手

TL494は素晴らしい石ですよ

どーもKKTです。最近あまり更新しておりませんでしたが元気です。

ここしばらく散財が酷くて自分でもビビるくらい金を浪費してました。何故か当時は使っても帰ってくると思ってたんですがよく考えてもどう考えても帰ってくる訳無いです。

あと部屋が絶望的に汚くてびっくりしましたよ～。それはもう。ボーリングで例えるとボーリング場にピンが敷き詰められていてそもそも受付にすら辿りつけないくらいですかね。

とかなんとか言ってるうちに春休みも終わりそうで涙が出てきます。

本題ですが、みなさんはTL494というスイッチング電源ICをご存知でしょうか。こういう相手の反応がフィードバックできない問いかけしてるとラジオの英会話教室思い出しません？ﾘﾋﾟｰﾄｱﾌﾀｰﾐｰの後黙ってても「Good!」って言ってくれて嬉しいですよね。

題名の通り便利な石ですし最近確か秋月でも取り扱いが始まったと思うので是非みなさんにも使っていただきたく思いまして記事を執筆しております。

494は2つのエラーアンプが内蔵されているので外付けコンパレータ無しで定電圧制御や過電流保護が組めるのが良い点ですし、出力が二相あるっていうのも素晴らしい点だと思います。二相出力があるということはハーフブリッジやフルブリッジの制御に非常に便利です。さらに全体の周期に対して5％（たぶん）のデッドタイムが設定されているので貫通電流の心配も皆無なんですね。

…と御託を並べてもしょうがないのでまず便利なインバータを作ってみましょう（みました）。用途的にはトランスの駆動や簡易的なIHくらいならこなせると思います。FBTの駆動なんかに調度良いんじゃないでしょうか。回路図は以下の通りです。

※1ピンと16ピン、2ピンと15ピンはそれぞれつながっています。

自分では天才的にうまいこと回路図が描けたような気がしてるんですがたぶん遠くから見た時だけですね。遠くで思い出しましたがこのサイトのアクセスを見てると何故か海外からも少しの閲覧数がありますね。たぶん僕の日本語を訳してもどうしようもないくらい謎言語が出来上がると思うんですが…。もうちょっと片言に書いたほうがいいのかな？と思ったりもします。

回路自体はおおまかに発振部と過電流検出部、ゲートドライバ、ハーフブリッジに分かれています。過電流検出は494内臓のエラーアンプで反転入力に5Vの基準電源を繋いでいるのでCTからフィードバックされてる電圧信号が5Vになるように制御されます。要はCTのフィードバック信号が5V超えると出力が切れます。CTについては後ほど。エラーアンプは2つありますが片方は使わないので並列にしておきました。

ゲートドライブ部分は前紹介しました秋月のMOSFETモジュールなんかで構成するとシンプルで良いです。珍しくうまいこと駆動できそうな回路が思いついてトーテムポールみたいなバッファになってます。これでNchとPchの同時ONは抑止できてると思います。

パワー部分はAC100Vで動かしたいならシングルの200V～の適当なMOSFET、IGBT2つで組むのが一番シンプルですよね。モジュール使ってもいいですけど入力容量大きすぎると駆動電力もたくさん必要なのでめんどくさいですよね。

パワー部の電源の平滑コンですが無くても問題無いです。付けたほうがパワー上がると思いますけど突入電流もすごいので注意しましょう。中点電位の生成に使っているコンデンサ2つは強めのやつを使ってください。意外と電流流れるんで。大きな電解コン使う場合は負荷の間にDCブロック用のコンデンサ（0.数uF）を繋ぎましょう。回路図では474になってますがFBTだったら104でも十分電流流れると思います。

基板に実装するとこんな感じです。珍しくうまいこと乗った。

CTなんですがたぶんみなさんの手に入るのは巻き数もまちまちだと思うので回路図中のRctを調節して過電流保護がうまいことかかるようにしてください。5Vと比較してるので例えば1：100で5Aで過電流保護かけるなら100Ωです。と思いましたが実際もうちょっと高めになっているようで非反転入力が8Vくらいになってから何故かデューティー比が落ちてるみたいです。余裕を見て10Vと比較してる位だと思って方が良さそうです。この辺はまた後日データ取って素子の耐電流と最適な保護値の関係も探ろうと思います。

軽めのIGBTを繋いでドライブしてみたところ。

デューティーMAXの時の波形

 垂直は500mVになってますがX10のプローブなんで5Vです。

デューティー絞った時の波形

周波数上げた時の波形

ゲートドライブは結構うまくいってるみたいです。150KHzの時で12V電源なら消費電流は120mAくらいです。GDT用MOSFETモジュールの発熱はほぼ無いようです。周波数可変範囲は20kHz～200kHzくらいでした。

FBTを駆動してみましたので動画を撮ってみました。

過電流保護付いてるのでAC100V突っ込めます。しかし過電流保護の帰還ループの時定数があれなようで過電流保護動作中は少しノイズが入ります。今後の課題です。たぶん一次側の共振周波数になってると思うのですが周波数は90kHz辺りで強く放電しました。50AくらいのMOSFETを使っています。

もう少し電流上げてみた。

 まぁまぁ綺麗です。最後不自然に放電が切れてますがこれは素子とヒートシンクの間に挟んである絶縁シートが絶縁破壊されて素子が飛んだみたいです。パッケージに合った放熱シートを使いましょうと言う教訓でした。なおカッチカチのハードスイッチングになるので素子の放熱はしっかりしないとハンダが溶け落ちたりしますよ。

珍しくいい感じに回路が動いて大満足であります。

それでは、今日はこの辺で。