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2015年10月20日

DCCやMarklin Motorolaのパワー回路設計

DCC等の回路を作るときに、一番大変なのはパワー回路かと思います。ちょうど電機屋なので、この辺はアルバイトでよくやっているので分かっておりますので、ご参考までに紹介したいと思います。今まで説明したことが無かったと思いますし。

・素子の種類の選定

情報か電気電子工学を大学で受けた方なら分かるはずですが、パワー回路で重要となるのが電流をON/OFFするパワー半導体です。DCCの信号や電力はこれで生成するためです。

ざっくり言うと、バイポーラ系(PNP,NPNトランジスタ)と、MOS-FET系(Pch, Nch)、後はIGBTなんていうのもありますが、IGBTはとんでもない電流を流せるのですが一般的に遅くてDCC用途には厳しいので割愛します。マニアックな人なら知っていると思いますがサイリスタなんていうのもありますが、論外なほどON/OFFが遅いので割愛します。

基本的にMOS-FETをベースにした部品を選定して下さい。バイポーラ系は内部の抵抗成分がでかくて発熱するので、あんまり電流を流せません。流す場合は巨大なヒートシンクが必要です。

・パッケージの選び方

鉄道模型用途ならば、モータードライバ(フルブリッジドライバ)ICか、ディスクリートICの組み合わせの2種類から選択することになります。前者だと、BD6231やTB6643KQ等は当方で実績があります。安全機能も入っており、安全性が自動的に確保されます。ただし、ややこしいことをしようとするといろいろとハマります。後者だと、Nch MOS-FETだけで組む方法(ゲートドライバICや回路が必要)と、Nch とPchのMOS-FETを上アーム・下アームに分けて置いてマイコンやバッファICから直接動かす方法があります。前者はDSmainR5で採用しています。大電流を流しやすい回路を設計できますが、部品点数が増えてコストは上がりやすいです。後者はDigitraxxのコマンドステーションで採用しているみたいです(分解写真より推定)。こちらは直接マイコンで駆動できるのでコストが下げられますが、大電流を流す回路を作るのがそれほど簡単ではないです。素子も結構限られます(PchのMOS-FETは種類が少ないため)。

細かな回路等は以下のサイトに詳しく書いてあります。
http://srd.s43.xrea.com/circuit_learning/motordrive.shtml
posted by yaasan at 08:54 | Comment(0) | 工作