MOSFETの発熱で

テスト中にまた煙が出てしまった。
よく見ると、テスタープローブの先端が解けてしまったり、半田付けした配線が外れてしまったり。

PWMの調整をしていて、スピンドルのベルトをかけて、負荷が掛かった状態にしてみたら、こんなことになってしまった。

負荷が掛かっていると、起動に時間が掛かりすぎてしまって、電源が簡単にトリップしてしまう。だからPWMのデューティー比を低い状態のままにする必要があった。

デューティー比を2.5%程度の低い状態で起動させてみたところ、トリップしないで徐々に速度が上がっていきだした。そして、突然、回転数が上がったり下がったりのバウンドを繰り返しながら、無負荷時よりも少し遅いぐらいで安定したかと思ったら、煙がでてきた。

MOSFETに接触していたプローブ先端のプラスチック部分が、MOSFET本体よりも早く解けてしまったようだ。

オシロスコープの波形は記録できていないけれど、そのときの波形は相当に横に伸びてしまってとても2%前後のデューディー比で抑えている状態とはいえないのこぎり状の形になっていた。MOSFETがOFFできないで電流が流れ続けているように見えた。
MOSFETのラッチアップという現象が原因かもしれない。

DCモーターをPWMで起動する

9月に入ってから少しずつセンサレスブラシレスDCモーター用ドライブ基板を修正していたけれど、起動モードからセンサレスモードへの以降するシーケンスで行き詰ってしまった。

それで、仕方なくマブチモーターをPWMをつかって起動電流を下げて動かす方法を検討していた。

先日製作したタコメーター回路を見ると、スペース的にもPICの出力ポートも余裕があったので、これを改造してみることにした。

PIC16F648AのポートRB3がPWMの出力、この先にIGBT用フォトカプラTLP351をつけて、MOSFETのIRFW450Aを駆動させる。このMOSFETは、100V28Aのものだから、スイッチング電源の12V14Aよりも十分余裕がある。

それから、モーターのOn/Offスイッチと、簡易A/Dコンバータを作って回転数を可変できるようにした。このPIC16F648AにはA/Dコンバータがないのだが、外付けのコンデンサの放電時間をタイマーで計測するものをつけた。

A/Dコンバータの参考URL：簡易A/D変換の制御法

PICのプログラムはMPASMアセンブラ。CPUのクロックは20MHz。PWM周期は20kHzとした。

はじめ、PWM量は、モーターの起動電流が40A程度で、一方の電源容量が14Aだから、25%以下に絞れば良いと思い、モーターON直後は10%に設定し、徐々にボリュームで設定した目標値までスライドさせる設計とした。

しかし、10%でも電源が過電流でトリップしてしまう。どうやら、PWMの10%のON時間中でさえ40Aを超えているようで、それに電源が敏感に反応するようだ。

設定を見直して、2.5%からスタートするように変更。すると、うまく起動できた。回転音が結構大きい。
その状況を動画でアップした。



モーターOn/Offスイッチの反応がすごく悪いため、３～５秒間押し続けないと駄目。これは、タコメーターのレシプロカル式計測に時間が掛かっているため。ここは何らかの改善が必要だ。ただし、それなりの回転数で回っているものを計測していれば、計測周期は短くなるのでOffの時は反応が良くなるはず。

これで完成かと思ったら、そううまくは行かなかった。というのは、しばらくモーターをOffのままにして放置していたら、モーターが勝手に回転し始めたのだった。あわてて電源を落として、もしかしてとMOSFETを触ってみたらかなり熱くなっている。MOSFETの寄生トランジスタが働いたように思われる。長時間の運転ができるように、さらに改善しなければならない。

しかし、これが出来上がればCNCのスピンドルをまわせるので、初切削できるぞ。
このあと、ゆっくりとブラシレスモーターに切り替えれば良い。

CNCの動作確認

ステッピングモーターの24V電源をつないで、CNCの３つの軸をそれぞれ動かしてみた。

さすが、24Vだとスムースに動いてくれる。見ていて気持ちが良い。
ただ、自作カップリングの出来がイマイチ。軸がぶれているのでモーターがくねくね動いている。MDFでモーターベースを作っているので、ほとんど剛性がない。だからモーターが動くのだが、カップリングだけで吸収できない部分をこのソフトなベースでカバーしていると思えば、それも良いかな。

旋盤できちんとしたカップリングを作ってから、しっかりとしたベースを作ることにしよう。

東京スカイツリー

最近、すごく忙しかったり、カルマ落としがあったりして、開発が全然進んでいません。反省。

ブログも止まった状態だったので、とりあえず、スカイツリーの写真を一枚アップすることにした。

今日も残暑がきびしかったが、空の青さは少しずつ秋に向かっているような気がした。