ＰＯＷＥＲ ＭＯＳＦＥＴ ＥＫＩ０４０４７
簡易電子負荷動作実験
↑ 今回使用したパワーＭＯＳＦＥＴ
Ｓａｎｋｅｎ社のＥＫＩ０４０４７
パッケージはＴＯ-２２０
↑ 実験全体画像
実験目的および機材
簡易電子負荷装置の負荷抵抗体としての実験です。
ＦＥＴはサンケン社のＥＫＩ０４０４７です。
このFETは、40V、80A、90W、の物で秋月電子から購入
安価に売っている、NチャンネルMOS_FETです。
製作する電子負荷装置の吸い込み電流は、２A程度を目標にしました。
電圧は通常良く使用する範囲、１．５V～１８V程度
当局の今までの実験や製作のレベルから、こんなもんで十分と思いました。
使用機材は下記の通りです。
KENWOOD CC/CV電源 PA-3A
18V 3Aの電源で、この出力範囲内で実験します。
ポータブル電源
FETのゲート～GND間に電圧を供給します。
タケダ理研TR6843デジタルマルチメータ
参考文献
ＥＫＩ０４０４７データシート Ｓａｎｋｅｎ社
簡易電子負荷装置の負荷抵抗体としての実験です。
ＦＥＴはサンケン社のＥＫＩ０４０４７です。
このFETは、40V、80A、90W、の物で秋月電子から購入
安価に売っている、NチャンネルMOS_FETです。
製作する電子負荷装置の吸い込み電流は、２A程度を目標にしました。
電圧は通常良く使用する範囲、１．５V～１８V程度
当局の今までの実験や製作のレベルから、こんなもんで十分と思いました。
使用機材は下記の通りです。
KENWOOD CC/CV電源 PA-3A
18V 3Aの電源で、この出力範囲内で実験します。
ポータブル電源
FETのゲート～GND間に電圧を供給します。
タケダ理研TR6843デジタルマルチメータ
参考文献
ＥＫＩ０４０４７データシート Ｓａｎｋｅｎ社
↑ 回路図①
ＥＫＩ０４０４７負荷実験データ
ワードファイルです
EKI04047_実測データ表
↑ ＶＧ－ＩＤ曲線 ＶＤ＝１２Ｖ
Ｖｐから順調にＩＤが増加しています
電圧帰還の効果がと思われます。
↑ ＶＤ－ＩＤ曲線 ＶＧ＝５Ｖ
基本実験回路①
左記の回路図①でFETによる負荷実験をしてみました。
簡単な回路なので基板は作製せず、バラックでの接続です。
FETのゲート(G)～GND間の電圧をＶ１とします。
電流検出用の抵抗１ΩをRSとします。
実験では当初5Wのセメント抵抗を使用していました。
途中から10Wセメント抵抗に変更しています。
このＲＳの両端電圧をＶ２とします。
この電圧値はそのままで負荷電流値に換算可能です。
この回路ではソース～ＧＮＤ間にＲＳが挿入されています。
よって、ゲートには電圧帰還が掛ります。
この電圧を利用して、何らかのマイコン制御が出来そうです。
回路図のヒューズは配線せず実験を行います。
バイアス電源は5Vをポータブル電源から供給する事に。
この電圧設定はマイコンそのものから供給する事を意識したのと、
ゆるいですが、ＦＥＴの過電流保護をも意識しています。
電流入力はCC/CV電源から電流制限を掛けながら供給しました。
FETのデータシートより、ＩＤ－ＶＧＳ曲線が急峻なので、
小電圧から高電圧へと慎重に実験進行しました。
実験はＶ１とＶ２（すなわちドレイン電流）との関係を記録します。
室温は２０℃～２２℃位でした。
実験回路１ 結果
きれいにグラフ化できれば見易くて良いのですが・・・ <m(__)m>
詳細は実験データ表を参照して下さい
（１）ドレイン電流（ＩＤ）－ゲート～GND間電圧（ＶＧ）
ドレイン電流の流れ始め（Ｖｐ）はドレイン電圧で僅かに変化しますが、
だいたい 1.7V～1.9V位の様です。
ここのポイントは実験①でも②でも変化無い様です。
ドレイン～GND間電圧は1.5V、3.3V、5V、9V、12Vの5種類です。
１）負荷電圧 １．５Ｖ
Ｖｐからドレイン電流が立ち上がり、ＶＧが4V程でＩＤが飽和、
約９００ｍＡで、ほぼ一定値となります。
２）負荷電圧 ３．３Ｖ
Ｖｐから順調にＩＤが増え、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２Ａ程となります。
３）負荷電圧 ５．０Ｖ
３．３Ｖとさほど変わらず、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２．２Ａ程となります。
４）負荷電圧 ９．０Ｖ
同様に、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２．５Ａまで増えます。
５）負荷電圧 １２．０Ｖ
同様に、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２．６Ａ程です。
（２）ドレイン電流（ＩＤ） － ドレイン～GND間電圧（ＶＤ）
ゲート～GND間電圧は固定値（５Ｖ）で実験します。
ＶＤは１．５Ｖ～１８．０Ｖまで実験します。
ＶＤを印加すると最初急激にＩＤが上昇しますが、
ＩＤ＝２Ａを超えると、だんだんなだらかになってきます。
左記の回路図①でFETによる負荷実験をしてみました。
簡単な回路なので基板は作製せず、バラックでの接続です。
FETのゲート(G)～GND間の電圧をＶ１とします。
電流検出用の抵抗１ΩをRSとします。
実験では当初5Wのセメント抵抗を使用していました。
途中から10Wセメント抵抗に変更しています。
このＲＳの両端電圧をＶ２とします。
この電圧値はそのままで負荷電流値に換算可能です。
この回路ではソース～ＧＮＤ間にＲＳが挿入されています。
よって、ゲートには電圧帰還が掛ります。
この電圧を利用して、何らかのマイコン制御が出来そうです。
回路図のヒューズは配線せず実験を行います。
バイアス電源は5Vをポータブル電源から供給する事に。
この電圧設定はマイコンそのものから供給する事を意識したのと、
ゆるいですが、ＦＥＴの過電流保護をも意識しています。
電流入力はCC/CV電源から電流制限を掛けながら供給しました。
FETのデータシートより、ＩＤ－ＶＧＳ曲線が急峻なので、
小電圧から高電圧へと慎重に実験進行しました。
実験はＶ１とＶ２（すなわちドレイン電流）との関係を記録します。
室温は２０℃～２２℃位でした。
実験回路１ 結果
きれいにグラフ化できれば見易くて良いのですが・・・ <m(__)m>
詳細は実験データ表を参照して下さい
（１）ドレイン電流（ＩＤ）－ゲート～GND間電圧（ＶＧ）
ドレイン電流の流れ始め（Ｖｐ）はドレイン電圧で僅かに変化しますが、
だいたい 1.7V～1.9V位の様です。
ここのポイントは実験①でも②でも変化無い様です。
ドレイン～GND間電圧は1.5V、3.3V、5V、9V、12Vの5種類です。
１）負荷電圧 １．５Ｖ
Ｖｐからドレイン電流が立ち上がり、ＶＧが4V程でＩＤが飽和、
約９００ｍＡで、ほぼ一定値となります。
２）負荷電圧 ３．３Ｖ
Ｖｐから順調にＩＤが増え、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２Ａ程となります。
３）負荷電圧 ５．０Ｖ
３．３Ｖとさほど変わらず、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２．２Ａ程となります。
４）負荷電圧 ９．０Ｖ
同様に、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２．５Ａまで増えます。
５）負荷電圧 １２．０Ｖ
同様に、ＶＧ＝５ＶでＩＤ＝２．６Ａ程です。
（２）ドレイン電流（ＩＤ） － ドレイン～GND間電圧（ＶＤ）
ゲート～GND間電圧は固定値（５Ｖ）で実験します。
ＶＤは１．５Ｖ～１８．０Ｖまで実験します。
ＶＤを印加すると最初急激にＩＤが上昇しますが、
ＩＤ＝２Ａを超えると、だんだんなだらかになってきます。
↑ 回路図②
↑ ＶＧ－ＩＤ曲線 ＶＤ＝１２Ｖ
Ｖｐから急激にＩＤが立ち上がり、
ＶＧ＝２．３Ｖ以上は測定不能
ＩＤが３．４Ａで飽和している訳では無い
供給電源装置の電流制限によるもの
これでは恐ろしくて使えません。
↑ ＶＤ－ＩＤ曲線 ＶＧ＝５Ｖ
これもＣＤ＝５Ｖ付近で飽和では無い
供給電源の電流制限機能です。
電流制限機能が無いと使用部品が破壊されていたかも・・・
基本実験回路②
今度は回路図②に変更して負荷実験をしてみました。
この回路では電流検出用の抵抗ＲＳをドレイン側に移動しました。
今度はＶ１＝ＶＧＳとなり、ゲートには電圧帰還が掛かりません。
それ以外は回路①と変わりません。
前回同様にバイアス電源は5Vをポータブル電源から供給
電流入力はCC/CV電源から電流制限を掛けながら供給しました。
結構ビビりながら、 (^_^;) 小電圧から高電圧へと実験進行しました。
入力電圧５Ｖ以上では５Ｗのセメント抵抗が熱くなるので１０Ｗに変更
それでも３Ａではかなり発熱します。
そんな時、ＦＥＴはほとんど発熱しません。
実験内容は基本実験回路①と同じです。
結果はひどいもので、ＶｐからちょっとのＶＧ変化でＩＤが大きく変化、
ＶＤが５ＶまではＶＧ＝３Ｖ位で、３Ａ以内でＩＤが何とか飽和してくれます。
これ以上のＶＤでは恐ろしいＶＧ－ＩＤ特性となり・・・
当局の実験装置にはなり得ません。 (-_-;)
実験回路２ 結果
左記のグラフの通りで、結構危険な実験結果となりました。
実験の簡単なまとめ
実験回路①
バイアス電圧制御は普通のボリウムでも意外と安定している
ゲート電圧変化によるドレイン電流変化が結構急峻です。
よって、ゲート電圧を１Ｖ程度変化させるFINEつまみが必要
ドレイン電流１ｍＡ～２Ａ程度を変化させるのには、
ゲート電圧（Ｇ－GND間）は０．９Ｖ～４．８Ｖ位が必要でした。
よって、ゲート電圧制御は5Vで大丈夫なようです。
逆に言えば、２Ａ以上流すには、さらに高いバイアス電圧が必要。
ドレイン電流は１００ｍＡを超えたあたりから発熱による影響が出て来る
電圧にもよりますが、１Ａ以上では結構急速にドレイン電流が増える様です。
２Ａ以上では空冷ＦＡＮが必要な感じです。（FET及びセメント抵抗）
ＦＥＴ発熱によるドレイン電流の増加速度を見ていると、
ＦＥＴの熱暴走の危険性が非常に高い事が言えそうです。
熱容量の大きい放熱器を装着したからと言ってまるで安心できません。
ドレイン電流を制限する何らかの防御回路が必要と思われます。
実験回路②
回路①と違い、ゲート電圧はＶＧＳと等しくなります。
ゲート電圧変化に対してドレイン電流変化がさらに急峻
ドレイン電流１ｍＡ～２Ａ程度変化させるのには、
ゲート電圧は０．９Ｖ～２．５Ｖ程度ですが・・・
２．６Ｖ－２．７Ｖに上昇すると、一気に３Ａ超えとなってしまいます。
よってボリウムでのドレイン電流制御が極めて困難で、
電流制限回路等が無しでは、実験すら怖いなと言った所です・・・
実験回路②では、実用性は皆無と思われました
今度は回路図②に変更して負荷実験をしてみました。
この回路では電流検出用の抵抗ＲＳをドレイン側に移動しました。
今度はＶ１＝ＶＧＳとなり、ゲートには電圧帰還が掛かりません。
それ以外は回路①と変わりません。
前回同様にバイアス電源は5Vをポータブル電源から供給
電流入力はCC/CV電源から電流制限を掛けながら供給しました。
結構ビビりながら、 (^_^;) 小電圧から高電圧へと実験進行しました。
入力電圧５Ｖ以上では５Ｗのセメント抵抗が熱くなるので１０Ｗに変更
それでも３Ａではかなり発熱します。
そんな時、ＦＥＴはほとんど発熱しません。
実験内容は基本実験回路①と同じです。
結果はひどいもので、ＶｐからちょっとのＶＧ変化でＩＤが大きく変化、
ＶＤが５ＶまではＶＧ＝３Ｖ位で、３Ａ以内でＩＤが何とか飽和してくれます。
これ以上のＶＤでは恐ろしいＶＧ－ＩＤ特性となり・・・
当局の実験装置にはなり得ません。 (-_-;)
実験回路２ 結果
左記のグラフの通りで、結構危険な実験結果となりました。
実験の簡単なまとめ
実験回路①
バイアス電圧制御は普通のボリウムでも意外と安定している
ゲート電圧変化によるドレイン電流変化が結構急峻です。
よって、ゲート電圧を１Ｖ程度変化させるFINEつまみが必要
ドレイン電流１ｍＡ～２Ａ程度を変化させるのには、
ゲート電圧（Ｇ－GND間）は０．９Ｖ～４．８Ｖ位が必要でした。
よって、ゲート電圧制御は5Vで大丈夫なようです。
逆に言えば、２Ａ以上流すには、さらに高いバイアス電圧が必要。
ドレイン電流は１００ｍＡを超えたあたりから発熱による影響が出て来る
電圧にもよりますが、１Ａ以上では結構急速にドレイン電流が増える様です。
２Ａ以上では空冷ＦＡＮが必要な感じです。（FET及びセメント抵抗）
ＦＥＴ発熱によるドレイン電流の増加速度を見ていると、
ＦＥＴの熱暴走の危険性が非常に高い事が言えそうです。
熱容量の大きい放熱器を装着したからと言ってまるで安心できません。
ドレイン電流を制限する何らかの防御回路が必要と思われます。
実験回路②
回路①と違い、ゲート電圧はＶＧＳと等しくなります。
ゲート電圧変化に対してドレイン電流変化がさらに急峻
ドレイン電流１ｍＡ～２Ａ程度変化させるのには、
ゲート電圧は０．９Ｖ～２．５Ｖ程度ですが・・・
２．６Ｖ－２．７Ｖに上昇すると、一気に３Ａ超えとなってしまいます。
よってボリウムでのドレイン電流制御が極めて困難で、
電流制限回路等が無しでは、実験すら怖いなと言った所です・・・
実験回路②では、実用性は皆無と思われました
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