Hyper-G湖南仕様改修⑯最後の改修

2021/09/09 06:00

長期に渡ったHyper-G湖南仕様改修も最後の直線に入りました。

【車窓から夕暮れの街並み】
『がおう☆』さんとの約束を果たし、長期停滞してた自レイアウト製作を再開できます。　その『がおう☆』から『コメントしたくても難しくて･･･』とメールありました、無理ないですね、筆者自身がようやく理解できて、思考プロセス備忘録として書いてますから。

◆安全性保証回路の動作不安定
過電流検出を金属皮膜抵抗からポリスイッチに変更後、常点灯域でも出力ショートで安全性保証回路が確実動作しましたが気になる現象があり、他の改修で症状が悪化しました。

気になる現象とは、出力ショート状態で電源オンし常点灯ゼロからMaxまで徐々に出力電圧を上げた場合安全性保証回路非動作が数回に1回発生した事です。　脱線ショートに気付かず常点灯調整する事が有り得るので要改善です。　この現象はヒゲ退治追加の103Kパスコンにより症状が悪化し常点灯Maxの出力ショートでも散発的に発生する様になりました。

メイン/サブ両CH軽負荷時ヒゲ対策完了時の安全性保証回路は上図の通りです。　気になる現象発見時からR95/R96 33kΩが大き過ぎるのでは？と疑ってましたが、電源出力－DR SW GNDと回路系GNDに103Zパスコン追加で悪化した事からその可能性が高まりました。

過電流検出時＝ポリスイッチトリップ時にTR93/TR94でTR92をオフしてラッチ回路オフ＝回路遮断状態保持する設計がベース電流不足で十分機能せず、パスコン追加時定数増大により症状が悪化した様なのです。

【『Hyper-G湖南仕様改修⑭ヒゲ退治』より転載】
R95/R96に33kΩを選定したのは出力回路で実績あったからです。　TR02ベース電流＝TR01コレクタ電流24mAをTR91直流電流増幅率最小値150の約半分80のベース電流0.3mAでオーバードライブ避けてます、コレクタ電流1mAなら33kΩで十分と考えた訳です。

改修でR93を1kΩに変更しコレクタ電流10mAになりましたがまだ余裕あるハズ、R95/R96の電流は安全性保証回路非動作時は無駄に流れるだけなので、ケチった事もあります。　またベース電流が少ないとVce飽和電圧が大きくなり、TR92をオフし難くなります。

飽和電圧が問題にならない用法の出力回路で確認しましたが、0.2-0.3Vの予測が-0.9Vで参考になりません、直流とスイッチング動作では比較にならない様です。　それにしても理想的な惚れ惚れする美しい波形です。

【秋月ポリスイッチデータシートより】
一方、ポリスイッチ特性概念図からR95/R96 33kΩではトリップしてTR93/TR94オンするには2kΩ以上必要で、動作感度と確実性確保には抵抗値を下げる必要があると解りました。

◆安全性保証回路再製作決定
この時点で安全性保証回路の再製作を決断しました、納入品としてこれ以上の改造実験に耐えられず、信頼性確保が困難と判断したからです。

R95/R96は黒い瞬着の下に固着してるので、裏面から並列抵抗を追加して予備実験を行い、抵抗値減少で動作確実性が向上する事を確認しました。

またTR92破損交換しましたが、TR92はベース抵抗R92加熱で高温環境に晒され、許容損失超えて破損の可能性があります。　R92変更でベース電流100mAに増加しており、最大定格150mAの2SC1815では役不足です。

【秋月製品ページより】
そこでTR92を最大定格3A（20倍）の2SC3422に変更します。　出力トランジスタのコンプリメンタリ品種で違いはPNP/NPNだけです。

再製作する安全性保証回路変更点は以下の通りです。
➊TR92変更
2SC1815から2SC3422へ変更します。
➋R93/R95/R96変更
3本全て1.2kΩ1/4Wに変更します、TR92/TR93/TR94ベース電流は10mA弱で同じです。
➌C920.1μF（104Z）追加
ラッチ回路再オンを防ぐ為、TR93/TR94の10倍の時定数にします。