パワーMOS-FETのドライブ回路

秋葉の秋月にフォトカプラを買いに行った。

TLP351というIGBT用に受光部にアンプを内臓して、直接パワーMOS-FETをドライブできるようにしたものを購入する予定だったが、売り切れだった。

仕方なく、TLP621というアンプが入っていないタイプを購入。アンプ部分は手持ちのトランジスタで組むことにした。まあ、これも良い経験になるだろうからと、神々が私に与えてくださったことなのでしょう。快く受け入れることにした。

買い物から戻り、今度はいきなりプリント基板に作るのではなく、ブレッドボードで回路を検証した上で作ることにした。前回、失敗したので。

まずは、フォトカプラのパルス応答性を測定してみた。先日作ったパルスジェネレーターからパルス出力しフォトカプラの発光部に入れる、そして受光部の出力 波形を観測する。



TLP621は一般型フォトカプラのようなので、パルスがONからOFFになるときに、動作が遅い。20usecぐらい遅れて動作し、完全にOFFとなるまでにさらに30usecかかっていること分かった。
右の画像がそれで、パルスは100usecデューティ比50%、上が入力側1V/div、下が出力側5v/divになる。これを見ると、10kHz以上の周波数で動作は無理だと分かる。


次に、受光部に信号反転用のトランジスタ１個と後段にPNPトランジスタとNPNトランジスタを組み合わせたプッシュプル型のバッファをつくる。
ト ランジスタは、2SC1815と2SA1015を使った。
パワーMOS-FET本によると、パワーMOS-FETは入力容量が大きく、ちょうどコ ンデンサを扱うようなものだと書かれている。そして、テスト回路はコンデンサをつないで確認している。よって、負荷として0.01uFのコンデンサをつけ た。

パルスを見やすいように60usecデューティ比50%にした。バッファの効果なのか分からないが、出力パルスの波形は綺麗な方形波になり、ONからOFFに移るときの応答性も18usecの遅れ程度に改善されたように見える。その分、OFFからONの応答が若干遅れているかもしれないが、１usec以下だろうから影響はないに等しい。

次は、実際のMOS-FETをつないでダミー負荷で検証。


【参考書籍】

• パワーMOS FET活用の基礎と実際