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FETスイッチの実験

リレーが入手困難となっては半導体でリレー並みの小型のスイッチが作れないか実験しました。
秋月電子で売っている驚異のオン抵抗0.6mΩと言う1個300円のMOS FETを使います。ドライブの簡単なエンハンスメントタイプです。メーカー資料


これを簡単に電圧ドライブするためのドライバーに丁度良いフォトボル(光→電圧変換素子)で簡単にドライブ出来ます。これは直流スイッチ回路なのでオーディオアンプの出力には使えません。


今回は、パワーアンプの出力をオンオフしたいので交流でも使えるよう2個直列にします。


フォトボル使わなくても良いのですが、それをやるためには、別にフロート電源が必要になります。アンプのグランドと共通に出来ないのです。
今回実験しているのはフォトボル1個でFET4個駆動出来るか確認です。実験のために製作したのは、オムロンG2Rサイズに2回路にしました。

2枚重ねです。穴あき基板で実験してます。サイズコンパチにするのは大変です。


24V動作で設計しています。4mΩと十分低いオン抵抗です。このまま電圧を5Vまで落としても動作します。経年劣化で発電能力が低下しても大丈夫なのと、4個のドライブの確認です。


まだまだ検証は必要です。但しコスト的には安くは無いです。基板化は、メリットデメリットを考えながら決めなくてはなりません。もっとも、スピーカー保護回路と合わせ実装すれば良いだけでリレーコンパチにする必要はありませんね。
交流信号も通過します。







コメント

どうやるんだろ

こんにちは。
メカリレーの入手が難しくなっていますので、代替品ちゅうか置き換え品の必要性を感じてしまいますね。

TKR74F04PBは直流回路のスイッチ用途ですので、これを交流信号回路にどう組み込もうとしているのか、おいら気になっています。

「交流でも使えるよう2個直列にします。」と既に説明されているのですが、おいらの頭ん中には「2個逆並列接続にする」のじゃないんかいなと思ってしまいます。

でもね。

2個逆並列続接続なんてしたらダメなのはおいら判っています。

TKR74F04PBは逆圧防止用のダイオードが内蔵されていますので、逆並列接続なんてしようものなら、それぞれのスイッチをこのダイオードかバイパスしちゃう形になってしまい、スイッチとして機能しなくなっちゃうんですもの...。

TKR74F04PBを使って交流信号のスイッチ回路を作るちゅうのはおいらの頭には無理なんじゃないかしら...。

Re: どうやるんだろ

kzy373kzy さん

こんにちは
写真追加しましたが、交流信号は通過します。
有極電解コンデンサーを無極性にするために+同士または-同士を2個直列つなぐのと
同じだと考えると何となくわかります。

ええっと

こんにちは。
>交流信号は通過します。
ダイオードにより信号がバイパスされてしまうので゜、交流信号が通過するのは判るのですが、FETスイッチの状態によらず通過してしまうので、FETスイッチを切っても交流信号を切ることができないのではと...。

Re: ええっと

kzy373kzyさん
ダイオードの件は御意にございます。
これには考えがありまして、出力オープンの場合とスピーカー負荷の場合では
出力に現れる電力は制御できるのではと考えて実験中です。
ダイオードの無いタイプでも実験したいと考えています。

こんにちは

こんにちは、偶然このブログ見つけました。
ヒロと申します。
>ダイオードの無いタイプでも実験したいと考えています。
ドレインーソース間の物ですか?
ゲートの保護ダイオードは別付けですがMOS_FETはDS間の寄生ダイオードは製造上出来上がるものですので必ず付いてきます、IGBTは別付けですが・・・、
この回路ではDS間の容量により微妙な高域の周波数での漏れがゲートオフでも発生します。
保護回路としては問題にはなりませんけど、

Re: こんにちは

ヒロさん
こんばんは!
ご説明ありがとうございます。

MOSFETなので...

こんにちは。
おいらの疑問にいろいろと答えてくださりありがとうございます(ヒロさんもね)。

MOSFETの場合、ヒロさんもおっしゃっている通りに、その構造上。ドレイン・ソース間にダイオードが接続されたようになってしまうそうです。
これはボディ・ダイオードとか寄生ダイオードと言うようです。

なので、MOSFETのドレイン・ソース間に逆電圧を印加する場合、ボディ・ダイオードに電流が流れるので、ドレイン逆電流IDRやピーク逆電流IDRPが絶対最大定格を超えないようにする必要があるとのことです。

TKR74F04PBの場合、それぞれ250A,750Aと大きいのでアンプの出力電流を余裕で流すことができ、壊れることもないと思います。

でも逆並列で2つのTKR74F04PBを接続したとするならば、アンプの出力をオフすることができないのではないかと思っちゃうんですよ。

ぎゅく並列接続じゃないのかしら、記事には2個直列と記されているし...。どうやって交流スイッチ回路を構成しているのかしら?



Re: MOSFETなので...

向かい合わせて使うのは、寄生ダイオードや保護ダイオーに逆に関係します。
kzy373kzy さんの思われる通りゲートに電圧が加わっていなくても、スピーカー端子のマイナス側が交流ですから
プラスになった時にダイオード経由で電流が流れてしまいます。スピーカー端子間はプラスとマイナスが入れ替わる
訳ですから直列にしなくてはなりません。これが前回言った電解コンデンサーの無極性と考えてくださいの理由です。

次にゲートに電圧掛けてそれはどうなるか疑問だと思います。ここの僅かな電流は寄生ダイオードや保護ダイオードを流れてパワーアンプに吸収されます。ゲートの駆動回路にフォトボルを用いた場合電流は小さいので問題ないですが、直接電圧駆動する場合定電流で駆動して抵抗で電圧に変換します。過電圧にならないようにツェナーでクランプする必要もあります。後者は単純にリレー置き換えは出来ません。

従って誰が考えても同じような回路(定番回路)になってしまいます。オーディオ全盛期なら保護回路ICに全て内蔵させたものが出ていたことでしょう。
高域の漏れと、オン抵抗の低さは、実際使用して検証するしかありません。保護回路用途では電源オンオフ時の電圧出力を阻止するためなので高域漏れは何ら問題ありません。

  

やっとわかりました

貴重なお時間をわざわざ割いて下さいまして感謝いたましす。
MosFETを逆直列接続で2個使用することで、音声信号の正負双方にダイオードの順方向電圧降下分のクランプ回路が入ってしまうわけですが、そこはそれ、メインアンプの出力回路のお話ですので、聴感上問題になることもないと思います。

このたびはどうもありがとうございました。

Re: やっとわかりました

kzy373kzyさん
こんばんは!
いいえ、どういたしまして
おかげ様で、やろうと思っていた実験がはかどりました。
別の駆動方法も考えていました。
なんか理解に苦しむようなことにばかりぶち当たります。
実験結果オフ時は1KHzで-65dB 10kHzで-62dBくらい落ちますので
実用上問題ないと思います。

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