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日記

MOS-FETスイッチの普及が遅い理由?

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2019年12月31日

遅いのは何故だろうと考えていました。
そうすると2つほど説得力のある内容がありましたのでご紹介。


①大電流をスイッチする製品ラインナップがまだない(東芝)
図:東芝デバイス&ストレージのフォトリレー製品ロードマップ



②MOS-FETが故障するとショート
私も経験があるのですがMOS-FETが壊れると電気が通らなく
なるのではなく、通りっぱなしになる事が少なくないようです。
特に負荷の電圧や定格を越えた電流が流れるとショートして
流れっぱなしになるそうで。これは保護として気になる面です。

「東芝に聞く、メカリレーの代替に役立つ「フォトリレー」の基本と使用上の留意点」
によれば・・・・・
(引用ここから)
 フォトリレーの出力側は、先にも説明したようにMOSFETで構成されているため、いくつかの要因で故障してしまう可能性があります。その一つが外来サージです。例えば、負荷電源に対し、送電線への誘導インパルスノイズやESD(Electro-Static Discharge/静電気放電)サージなどが重畳すると、出力素子の故障につながる恐れがあります。故障モードとしては、ショート(入力がないにも関わらず負荷がオンになってしまう)、オープン(入力があっても負荷がオンにならない)のどちらもあり得ます。
(引用ここまで)

とはいえ、リレーにも接点が固着するだとか?
どちらも万能であるわけでもないので、コストとの兼ね合いで
まだしばらくメカニカルリレーが姿を消すことは無さそうではあります。




参考:
東芝に聞く、メカリレーの代替に役立つ「フォトリレー」の基本と使用上の留意点
小型リレーとは」 RS-Online 取材協力:富士通コンポーネント株式会社
メカニカルリレーと半導体リレーの特徴と選定ポイントについて」Panasonic


.

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レス一覧

  1. nightwish_daisuさま

    こんにちは♪

    MOS-FETの故障でフェールセーフ側ではないのは怖いですね。。。
    でも、おっしゃる通り、リレーの故障時も同じなんですよね。
    マグネットコイル故障で動作しないならいいですが、固着だと結果は同じ、と。

    産業用リレーの場合、1万回?10万回?動作したら交換、とかだったかな・・・
    オーディオ用部品も同等と想定すると、あまり気にしなくてもいいのかな?

    今年は大変お世話になりました。
    来年も何卒宜しくお願いいたします。(*´ω`*)♬

    byMotoko at2019-12-31 18:34

  2. Motoko様 レスありがとうございます。

    リレーが固着したところは見たことがありませんし、そうならないように対策があったり、そのために多くの仕様・ラインナップがあるものと思います(^-^*)

    リレーだから、MOS-FETだから。これはソリッドステートだから、真空管だからのとの議論と似て、好きにすればよい話だと思います。
    工業製品である限り故障もするわけで。壊れたときどんな対策ができるのか、あるいはできないのか、知っておく。あまり特異な構成にすると復帰が大変なので私はありきたりのもので済ませています。

    ギリギリよいお年を~♪

    bynightwish_daisu at2019-12-31 23:59

  3. nightwish_daisuさん、

    年を挟んでの遅レスになってしまいました。
    ゴメンナサイ。

    MOS FETのショートモードの故障についてはご指摘のようにちょっと悩ましいところですね。
    ただ、これをスピーカー保護用に使っていてこの故障が起きた場合にはまず電源ON/OFF時のポップノイズが出るようになるのでそれに気がつくでしょうからその時に対処すればいいのだと思います。
    普通のネットワーク回路を使ったスピーカーの場合にはポップノイズでスピーカーが壊れる危険は少ないと思います。
    問題はウチみたいにチャンデバを使ったマルチアンプ構成の場合で高音用アンプでこれが起きるとポップノイズでトゥイータが破壊される危険は少なくないと思われます。
    これについては神に祈るしかなさそうです。(笑)

    アンプに異常が起きてMOS FETスイッチが動作した時にMOS FETも同時にショートモードで故障するなんて時には大惨事になりそうですが、その確率は極めて低いと思います。

    ところで最初のの図はオールインワンのフォトリレーについてのものでしょうか?
    私がMOS FETスイッチに使った東芝製MOS FETのTK100E06やTA100A08の絶対最大定格は100Aなので一般的にスピーカーの保護用として使われるメカニカルリレーよりもはるかに大きな電流を扱えます。
    一体型の半導体リレーにこだわらなければ最大電流ではメカニカルリレーに対しての不利はないように思います。

    参考資料として挙げられた

    「メカニカルリレーと半導体リレーの特徴と選定ポイントについて」Panasonic

    についてもこの資料の中では半導体リレーのON抵抗がメカニカルのものより高いことが欠点とされていますが、既に最近のMOS FETではメカニカルのものより明らかに小さいON抵抗になっていますので状況が変わっているのではないかと思われます。

    MOS FETスイッチのコストについてはメーカーが購入できる価格がわからないので何とも言えませんが、ネットで購入する価格がメカニカルリレーに比べてそんなに高いとは言えないように思います。

    メーカーが中級クラス以上のアンプへのMOS FETスイッチ採用を躊躇する理由はあまりないような気がします。
    ただ、今はいろいろな形式のアンプがあるのでスピーカー保護用の回路としてリレーを使う必要がないものもあるのではないかと思われます。
    今後はどうなっていくのかは興味深いです。

    長いコメントですみません。
    今年もよろしくお願いいたします。

    byK&K at2020-01-02 14:43

  4. K&K様

    MOS-FETスイッチ故障時の診断方法のアイデア、
    さすがです。そこには思い至りませんでした(^^;

    そして、突っ込みの内容はK&K様のいわれる通りです。
    私はPhilewebの日記では掘り下げた話をしないので、日記をみていてヤキモキする気持ちはよく分かります。
    でも、難しい事を書くと読まれないのですよね(汗)

    今回は、
    たまたまよく似た内容を別ブログで掘り下げていましたので、
    良かったらそちらをご笑覧下さいませ。
    ⇒https://ameblo.jp/nightwish-daisuki/entry-12563550464.html

    bynightwish_daisu at2020-01-02 18:06

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