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2018年5月 2日

トロイダルコアでスイッチングトランスを作る ~実用性を探ってみる

 トランスにトロイダルコアをつかったスイッチング電源は見かけたことがないですが
あえて使ってみようという実験です。

 Primary: 8.7mH,61T  Base drive: 55μH,4T  Secondary: 80μH,5T
Evaluation test of toroid core transformer in switching power supply
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MJE13001_05_s.jpg


スイッチング電源にトロイダルコアのトランスが使われない理由として、
 ① ドーナッツ状のコアなので、物理的な切れ目がなくギャップを作れない
   なので、磁気飽和リスクに対処できない
 ② EI、EE型など分割できるコアに比べて、どうしても巻き線コストが高くなる
などの理由から、あえてトロイダルコアを使う合理性がないからでしょう。
 ※ちなみに、電子トランスでは、ハーフブリッジ回路でトロイダルコアが使われています。

 ということで、
スイッチング電源に使われることがないトロイダルコアを使ったらどうなるか
無謀ともいえますが、どの程度なら使えるかなどを確認したく
ちょくちょくやってしまう磁気飽和でMOSFETを貫通させてしまうことも気にせず
やってみることにします。

 回路としては、シンプルが一番ということで、
RCC(フライバック方式)のスイッチング電源とし
トロイダルコアにマグネットワイヤを手巻きして、トランスも自作します。

 よりスマートに、発振回路を内蔵させたICを使って他励式にすることも一つの方法ですが
ここではあえてトランジスタ1本で、シンプルな自励発振に拘ってみます。

回路と部品の定数は、これを元にしています。
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7pUSBhubAdapter_s.gif

【 次の予定 】
とにかく小さなトロイダルコアでもトランスとして機能することがわかったので
あとは、実際に負荷を繋げて、巻き数や部品の定数に検討を加えます。
 このように、とてもシンプルで小さなスイッチング電源ですが
この小さなコアでどれだけの電力を出力できるか、注目点です。

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MJE13001_04_s.jpg

 このMJE13001という型番のトランジスタ、
外形も小さく、一見すると小信号トランジスタといった風情ですが
こんなに小さくとも耐圧が600Vもあります。
ちなみに、hfeは19~20、特性が揃っていてバラツキが少ないです。
まさにパワートランジスタ候のスペックです。
耐圧が600VもあるのでAC100Vはおろか、EUなど240V商用電源でもそのまま使えます。
恐れ入ります。
なにしろ、トランジスタなど電子部品は40年ぐらい前から浦島太郎だったので
その後の技術進歩を知らずにいました。
なので、この小ささで耐圧が600Vもあると知ったときは、衝撃でした。
 ※ちなみにこのMJE13001はメーカー不詳、unblanded品です。

MJE13001 NPN SILICON POWER TRANSISTOR 600V 0.2A
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MJE13001_07_s.jpg


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トロイダルコアでスイッチングトランスを作る ~実用性を探ってみる
backupSite.gif

投稿者 hal : 2018年5月 2日 23:48