OSR-CDIのパワーエレクトロニクス強化のお話。
OSR-CDIの充電2回しかしない問題への対処パワーMOS-FET化
のつづき

AC-CDIのメインキャパシタの放電をサイリスタからパワーMOSFETに変更する方向で検討中。
FETはTK20A60U、ドライバをTLP250Hで、トリプルFET化。
今風だなぁ。

もう一度、2.2uFのキャパシタからイグニッションコイル(0.3Ω)を通じて放電される時間を考えてみます。
イグニッションコイルとキャパシタとは整流ダイオードによって接続されていますので、実際には放電時間は変わってきますが、パチロクさんの実測からさほどの違いは無いと思って省略しています。
graph001
400Vで充電した場合も350Vで充電した場合、おおよそ30us経過後4V程度になります。
ここからは電圧がとても低いので、タラタラと放電を行い、99%放電するには87us必要となります。
なるほど。

2.2uFに400Vで充電されたコンデンサはJ = 0.176Jのエネルギーを持ちます。
12000回転で回るエンジンは1回転に2回の充放電を行います。
つまり2.5ms毎に0.176Jの蓄積、解放を繰り返します。
なるほど。

J = W x s ですから
J = V x I x s
0.176 = 400 x I x 2.5(ms)
となり、I = 0.176(A)が定常に流した場合に換算したもの。

つまり、2.5msごとに0.176ジュールを放電するのは、熱量的には400Vで0.176Aを定常的に流す事と等しい。
あってるかな?

TK20A60Uのデータ仕様から安全動作領域を引っ張りだします。
loss001

400Vで充電されているとして、100usなら8~9Aまでは流せる様子。
loss002
ただし、400Vで0.17Aを定常的に流す換算だとアウト。
あかんなぁ。

もう一度再考。

もうちょっと大きめの容量を持つFETを探してみる。
秋月電子で売っているものであれば東芝の2SK2698となる。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-09921/
これだと随分と余裕が出来る。
loss003
性能は段違い。
恐らくCDIに必要な放電時間だと10A以上流せるのも心強い。
しかしその分パッケージもデカイ。
ただし、2SK2698 を東芝サイトでみてみると、残念ながら生産終了品。
https://toshiba.semicon-storage.com/jp/product/mosfet/detail.2SK2698.html

秋月では残4000個以上あるので当面ディスコンの心配はないんだけど、東芝に後継機に指定されているTK15J50Dの方がいいんかな。
こちらは秋月には売ってないんだけど、なぜかまたモノタロウでは取り扱っている。
https://www.monotaro.com/p/2697/6128/
当然ながら後継機の方が性能が良く、しかも秋月の2SK2968より安いときたもんだ。

パッケージは2SK2698もTK15J50Dでも変わらないので、どちらでも良い様に基板は設計しておけば、後で悩むことも可能なんで、とりあえずこちらを使う方向で検討を進めます。

つづく