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2021年8月16日 (月)

解体力学 演算速度とb級アンプ

2108111amp工房研究所では3名の若手が活躍している。コロナ禍の現在はオーディオを止めて、昔のロボット仲間依頼のモータ開発のみ行っている。古文書の解読が得意なマスターのm女史、k工業ジュニア氏、研修中のs氏、ロボットベンチャー時代より優秀な3名がvcmモータの巻き線に余念が無い。器用なもので2mmx3mmの平角極太銅線をサクサクと巻いていく。今の若者は...とよく聞くが、その心配はご無用です。

2108112巻き線と平行して制御系のサーボアンプの開発も進む。shcpuでは既に骨董の部類のsh7145だが、cpu基板を容易には起こせないから手持ちを使う。out portはsh7145のi/oを使っているから最速で動き、ランプの点灯でマルチタスク動作時間の測定が出来る。

2108113こちらがマルチタスク動作波形。立ち上がりから次の立ち上がりが演算時間で、フラフラしているのはマルチタスクの各タスク処理時間が異なるためこうなる。

2108114同期を取って見てみよう。まだプログラムの初期段階で位置決め制御は入れておらず、電流制御のみ入れている。とりあえず最速を出してみた。なんと300khzサーボで速度は世界一?1タスクの処理時間が3.333μsecだから300khzとなる。pwmアンプであればipmのスイッチング速度で20khzしか動かないが、リニアアンプだから電流adコンバータの2μsecの500khzまでは動作可能となる。

2108115アムクロンアンプの置き換えだからリニアアンプとなり、熱損失が少ないb級アンプで構成してみた。もう20年以上も不良在庫?の三菱のバイポーラダーリントントランジスタqm300ha-2h、300aの登場です。回路は至って簡単で3Φ200vが電源になるため絶縁ドライブが必要で、今回はアイソレーションアンプが間に合わないため得意なトロイダルコアによる絶縁トランスでドライブした。

2108116x意気揚々とモータ駆動のサイン波を出力していくと突然ドカン!と電流検出エミッタ抵抗とqm300haー2hが爆発した。300aのトランジスタで破壊とは何事ぞ!と悪態つくが、それが現実でpc(コレクタ損失)オーバーで破壊したのだ。pc特性表からは50vで10aしか流せないのがスイッチング専用トランジスタの実力で、過信して良く調べないからの悲劇。シャクなんで研究者3名とモンスタートランジスタを解体してウエハを取り出してみた。実態はフツーより大きめのトランジスタウエハが8個並列で、更にそれが4チップだから32個のトランジスタが全並列となる。これではcelloのパフォーマンスの出力トランジスタ24個並列の方が、放熱では勝ちじゃあないですか。300a級のトランジスタとなれば、きっとアラジンのランプの精のような巨大なトランジスタが入っている?妄想は見事にぶっ飛んだ。

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