2017年08月15日

ケーブルインダクタンスによる共振

ケーブル及び基板パターンの浮遊インダクタンスに関する考察とシミュレーション。

普段設計している一版的にな電子回路基板の動作電圧は大抵は30V以下で動作していますが、時に比較的高い電圧(50V以上)で動作する電源を設計し動作確認をしていると予想外のトラブルが出会うことがあります。

この考察はデータシートの定格を超えない範囲で設計し動作してる回路がなぜか時々、破損してしまう現象が目にとまったので色々その原因を考えてみました。
なんとなく気になっていたケーブるインダクタンスによる影響がどれくらいあるのかというものであるが、実際に確認したことはなかった。

そこで今後の為にも理論的確証も抑えておけば将来の設計とトラブル防止にも役立つので、ワイヤーのインダクタンス、パターンのインダクタンスを想定し、LTSpiceで等価回路を描いてシミュレーションしてみた。

シミュレーションでも、定格なら数十ボルトの電圧しかないはずのポイントが、組み合わせ条件によっては数百ボルトから1500ボルトまで上昇している。
ある組み合わせでピークになるのでおそらくリードインダクタンスによる共振でここまで電圧が上昇しているのだろう。

であれば、共振回路のQを下げたり共振しないようにCを抱かせてあげたりすれば良さそう。
色々、条件を変えてみてシミュレーションをし相関がつかめたので、このような問題が出たときはスマートに片づきそうだ。

あとでわかったことでが、メーカーのデータシートにも同様のトラブル事例が多くあったらしく、詳細に解説されているpdfが既に発表されていた。


Image_Sim_100n_100n_10m.jpg

シミュレーションでも、定格なら数十ボルトの電圧しかないはずのポイントが、組み合わせ条件によっては数百ボルトから1500ボルトまで上昇している。

Image_Sim_1u_200n_10m.jpg

ある組み合わせでピークになるのでおそらくリードインダクタンスによる共振でここまで電圧が上昇しているのだろう。

であれば、抵抗で共振回路のQを下げたり、Cを抱かせて共振点を発振しにくい所までずらしてあげれば良さそう。

Image_Sim_1u_200n_2000m.jpg



posted by Soki at 18:44| Comment(0) | 実験と考察
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