トランスやコイルを使わないで電圧を１／ｎに下げる回路があり、発明者の名を取ってショットニー回路と言います。

 

この回路については『間　幸久』氏によって雑誌トランジスタ技術１９８３年６月号に紹介されていて、当方も大いに参考にしました。

 

ショットニー回路の基本は整流後の平滑コンデンサを複数本（ｎ本）直列接続して入力交流を例えば正の半サイクルの期間充電し、次の負の半サイクルの期間平滑コンデンサを並列接続にして放電します。

 

そしてこれを２組（上段と下段）用意し、半サイクルずつ交互に充電と放電を繰り返し、出力点のスイッチで２組の出力を切り替えて取り出します。

 

この原理を図にすると次のようになります。

 

　

 

この回路の出力電圧は元の整流平滑電圧の１／ｎになると考えられます。

 

例えば入力がＡＣ１００Ｖでｎ＝３とした場合、ＡＣ１００Ｖを整流平滑するとＤＣ１４１Ｖになり、出力はその１／３のＤＣ４７Ｖ（ひく事のダイオード電圧）になると考えられます。

 

次に、この原理図を元に上図よりｎをひとつ下げて、ｎ＝２として回路図にしてみます。

 

 　

 

この図にはダイオードに黒点が付いているものと付いていないものがあります。

 

付いているものは正の半サイクルの時に導通するもの、付いていないものは負の半サイクルの時に導通するものです。

 

回路図右端の出力切替スイッチは正の半サイクルの時を示しています。

 

半サイクルずつ交互と言う事で、ＡＣ１００Ｖを整流するブリッジ整流器のＤ１〜Ｄ４、通常４本１組の整流器は２本１組の計２組となりました。

 

Ｄ５〜Ｄ１０は全て充電と放電で自動的に導通と遮断が切替わります。

 

出力の切替スイッチはＡＣ１００Ｖの正負によって自動的に切り替わるようにします。

 

次にＭＯＳＦＥＴ化に向けて素子の並べ替えをします。

さらにアースラインを設定し、太線にします。

 

　

 

次にダイオードや切替スイッチを全てＭＯＳＦＥＴにします。

 

 

ダイオードとスイッチが１８個のＭＯＳＦＥＴになりましたが、Ｔｒ１からＴｒ１０までは記号の内部に書かれているボディーダイオードの向きで照合すればＤ１からＤ１０までと素子の向きか変わっていない事が分かると思います。

 

また、右端の切替スイッチ（Ｔｒ１１〜Ｔｒ１８）は逆向きのＭＯＳＦＥＴを直列にしています。

 

これはＭＯＳＦＥＴはＯＦＦになってもボディーダイオードが残る為の逆方向導通を阻止するためで、これでＡＣ１００Ｖが完全に分離されます

 

切替スイッチにも黒点をつけましたが、全て入力が正の半サイクルの時に導通となる素子を示しています。

 

☆．さて、この回路はコイルやトランスを使わないので、それによる効率の低下はないのですが、１次と２次が切り離されているのでエネルギ伝達で不利かも知れません。

 

そこで、最初の写真に示したような形で、実際にｎ＝２の回路について試作しました。

 

さらに、平滑コンデンサを予定の４，７００μＦ×２本並列だけでなく、１本増加して３本並列を臨時に測定してみました。

その結果を以下に示します。

　　

 

☆．先ず効率としては、予定の４，７００μＦ×２並列で最高効率９６．８％／約３７０Ｗと言う効率が出ました。

 

この数値は研究テーマ･１のパルストランスを用いたＡＤコンバータの効率と比べて最高効率ではほぼ同等、約８００Ｗでは１％低い数字です。

 

また、４，７００μＦを臨時に３並列してみたところ、３８０Ｗでは研究テーマ･１をやや上回りましたが、８００Ｗでは及びません。

 

☆．次に温度特性ですが、測ったのは最初に掲げた写真の一番左のアルミ板に取り付けられている整流用ＭＯＳＦＥＴのドレイン部分の温度です。

 

このＭＯＳＦＥＴは上に示した回路図のＤ１〜Ｄ４に相当するＴｒ１〜Ｔｒ４の内のＴｒ４です。

 

このＭＯＳＦＥＴは整流ダイオードの代わりであり、ＭＯＳＦＥＴを整流電流が流れている間だけＯＮするようにゲートにパルスを与える事で同期整流化しています。

 

これは研究テーマ･１の同期整流と同じなので、詳細は研究テーマ･１あるいはトラ技をご覧になって頂きたいと思います。

 

また、ゲートにパルスを与えなければＭＯＳＦＥＴは内部に共存するボディーダイオードによりダイオードとして整流動作（ボディーダイオード整流）をします。

 

温度特性はこの２つの状態を比較測定しました。

測定は出力５７０〜５８０Ｗの状態で測定しました。

次に測定結果のグラフを表示します。

　　  

 

６００Ｗ近い出力を出しながら、しかも簡単なアルミ板の放熱器にほぼ隙間なくＭＯＳＦＥＴを並べた状態、ＭＯＳＦＥＴとアルミ板の間は最近使われている伝熱ゴムシートです。

 

これで室温約２５℃の状態で５３℃程度にしか温度が上がりません。

 

☆．最後に基板の裏をご紹介します。

 

　　　

 

 

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