今回は安全性保証回路の損失低減検討です。

【1番線到着急行待避の4番線各停DC】

◆安全性保証回路損失低減の検討
安全性保証回路は理論設計して組立て動作したので、各部が理論値通りになってる詳細検証をしてません。　損失が理論値倍近くになってるので、まずそこから確認を開始します。

最初にTR91ベース抵抗R92を確認しました。　1本では許容損失を越えるので300Ω2本並列にしてます、万一半田付け不良で1本300Ωだとベース電流が半減しTR91損失が増えるからです。　計測結果149ΩでOKでした。

次にTR91ベース電圧を確認しました、理論値はエミッタより約0.7V低い電圧です。　計測結果は11.54Vでエミッタより0.70V低くOKです。

次にTR92コレクタ電圧の確認です。　TR92はオンしてるのでコレクタ電圧は飽和電圧Vce satだけ、高くても1V未満のハズです。　計測結果を見て67.7mVかと思ったら何と6.77Vでした、これはトンデモナイ値で、TR92が理論値通りオンしてない事を意味します。

【秋月2SA1386データシートより】
R92 150Ω両端が11.54Vと6.77VではTR91ベース電流が理論値半分弱の32mAで、上図オレンジ点線の様にTR91のコレクタ・エミッタ損失が2倍以上になってしまいます。

【秋月2SC1815GRデータシートより】
TR92の2SC1815GRは出力回路にも2SA1359とセットで使用してます。　出力回路はコレクタ電流24mAでオーバードライブを避ける為ベース抵抗33kΩ、ベース電流0.3mA、直流電流増幅率80倍で設計しました。

ラッチ回路はオーバードライブによるToff気にする必要ないのに、コレクタ電流3倍の75mAだからベース電流の3倍強の1mAで十分とR93を安易に10kΩにしました。　Vce satが6V以上になってる現実から考えられる可能性はベース電流不足かTR92不良しかありません。

【R93追加の5.6kΩ】
それを確認する為にR93並列に5.6kΩを追加して3.5kΩにしてベース電流3倍にしました。

しかしコレクタ電圧計測結果はは2.04Vでした、TR92が軟破壊してると判断しました。

そこでTR92交換したのですが、コレクタ電圧計測結果は1.7V、？？と頭を抱えました。　Vce satは1V未満が常識でこんな経験なかったのです。

【秋月2SC1815GRデータシートより】
答えはデータシートの少ベース電流条件特性表にありました。　ベース電流3mAにも適用可能とすれば、出力回路では0.5V未満だった2SC1815GRのVce satが、ラッチ回路動作点では約1.5Vに増大します、これでは設計値75mAのTR91ベース電流は66mAしか流せません。

【秋月2SA1386データシートより】
TR91損失減らしたいのにベース電流が設計値より減っては損失増えてしまいます。　実際にはレアケースですがA/B両CH最大出力時負荷電流は2.55Aになるのでベース電流を100mAに増加させる決定をしました。

具体的にはR92を150Ω⇒100Ω変更で電流1.5倍、66mAを100mAに、TR92ベース電流増加が必要なのでケチらずR93 1kΩで10mAにします。

➊R93は10kΩ⇒1kΩ変更ですがR92は300Ω/1Wを使います。
➋確認抵抗値計測294ΩでOKです。
➌現在2本並列に更に1本並列に付け加えます。
➍計測結果98.8Ω、これでベース電流1.5倍になります。

TR91ベース電流1.5倍にして再計測するとTR92のVce satは0.77Vまで低下し、ベース電流計算結果は106mAになりました。　この用途ではベース電流十分流す必要がありました。

更に損失要素を最小化する為にPS91をジャンパーしました、2.7Aトリップ仕様ですがACアダプター保護回路が3A強で動作するので大丈夫です。　また、出力ショート時安全性保証回路動作を確実にする目的でショットキーダイオード挿入位置を変更しました。

TR91動作点変更前の出力波形Beforeです。　ここからTR91とポリスイッチ合わせ0.37Vの損失をどこまで減らせるかが今回の検討です。

TR91動作点変更とPS91ショートで出力電圧波高値が0.2V改善し10.6Vになりました、また同時に立ち上がり時の電圧低下が11.6V⇒7.4Vの4.2Vから、11.7V⇒8.8Vの2.9Vへ31％改善しました。　ベース電流増加が出力電流変化影響を減らし、ヒゲにも効果ありそうです。

負荷抵抗を470Ωに変更し計測すると、ヒゲピーク値はまた少し下がり15.6Vになりました。　通常モーター車走行開始しないと心配してた常点灯Max調整は2.3Vでホッとしました。

安定発振最小出力までボリュームを絞ると、パルス幅が狭くなるだけで大きな変化はありません、出力電圧は0.23Vでコアレスモーター蒸機常点灯に十分な性能が得られました。

次回は軽負荷時ヒゲの検討を行います、最後に残したのは今回TR91ベース電流100mA化で改善があった様に、ノイズ（ヒゲ）は様々な要因の複合汚染の可能性が高く、他部分を最終化してからでないとイタチごっこになる可能性が高かったからです。　

ではまた。