【CircuitJS】シミュレーション上の値について

Question

※ハードウェア寄りの質問です。

ブレッドボードなどへの組み込み前に簡易的に把握しておきたく、
CircuitJSを利用したのですが挙動で疑問があります。
シミュレーションに過ぎないのは重々承知なのですが、
下図のような回路構成においてU端子=1.8V程度になってしまうのは何故でしょうか？

上下段MOSFETのONにより計50Ωに141Vが印加され、
U端子については141V程度、抵抗間については70V程度になるのではないか？と思っていました。
CircuitJSに埋め込む用のデータは下記です。

$ 1 0.000005 10.20027730826997 50 5 43 5e-11
w 1328 80 1072 80 0
g 1264 592 1264 608 0 0
r 1328 592 1264 592 0 0.5
w 1520 400 1520 448 0
f 1264 400 1328 400 32 1.5 0.02
f 1456 464 1520 464 32 1.5 0.02
f 1648 528 1712 528 32 1.5 0.02
r 1136 400 1200 400 0 200
d 1200 400 1200 432 2 default
w 1136 400 1136 432 0
r 1136 432 1200 432 0 200
w 1200 400 1232 400 0
w 1232 400 1264 400 0
w 1232 464 1456 464 0
w 1200 464 1232 464 0
r 1136 496 1200 496 0 200
w 1136 464 1136 496 0
d 1200 464 1200 496 2 default
r 1136 464 1200 464 0 200
r 1136 528 1200 528 0 200
d 1200 528 1200 560 2 default
w 1136 528 1136 560 0
r 1136 560 1200 560 0 200
w 1200 528 1232 528 0
w 1232 528 1648 528 0
w 1712 544 1712 592 0
w 1520 592 1712 592 0
w 1328 592 1520 592 0
w 1328 384 1328 336 0
w 1328 336 1776 336 0
w 1520 400 1776 400 0
w 1232 272 1648 272 0
w 1200 272 1232 272 0
r 1136 304 1200 304 0 200
w 1136 272 1136 304 0
d 1200 272 1200 304 2 default
r 1136 272 1200 272 0 200
r 1136 208 1200 208 0 200
d 1200 208 1200 240 2 default
w 1136 208 1136 240 0
r 1136 240 1200 240 0 200
w 1200 208 1232 208 0
w 1232 208 1456 208 0
w 1232 144 1264 144 0
w 1200 144 1232 144 0
r 1136 176 1200 176 0 200
w 1136 144 1136 176 0
d 1200 144 1200 176 2 default
r 1136 144 1200 144 0 200
368 1776 464 1776 432 1 0 W
368 1776 400 1776 368 1 0 V
368 1776 336 1776 304 1 0 U
v 1008 80 1072 80 0 0 40 141 0 0 0.5
w 1968 464 1840 464 0
w 1968 400 1968 464 0
w 1840 304 1904 304 0
w 1840 336 1840 304 0
r 1904 368 1904 304 0 25
r 1904 368 1968 400 0 25
r 1840 400 1904 368 0 25
370 1776 464 1840 464 3 0 0
370 1776 336 1840 336 3 0 0
370 1776 400 1840 400 3 0 0
w 1712 464 1776 464 0
w 1520 80 1328 80 0
w 1712 80 1520 80 0
f 1648 272 1712 272 32 1.5 0.02
w 1712 256 1712 80 0
f 1456 208 1520 208 32 1.5 0.02
w 1520 192 1520 80 0
w 1328 128 1328 80 0
f 1264 144 1328 144 32 1.5 0.02
368 1232 400 1232 368 0 0
368 1232 464 1232 432 0 0
368 1232 528 1232 496 0 0
368 1232 272 1232 240 0 0
368 1232 208 1232 176 0 0
368 1232 144 1232 112 0 0
g 1008 144 1008 160 0 0
w 1008 80 1008 144 0
v 1008 144 1072 144 0 0 40 5 0 0 0.5
s 1072 144 1136 144 0 0 false
s 1072 208 1136 208 0 1 false
s 1072 272 1136 272 0 1 false
s 1072 528 1136 528 0 1 false
s 1072 464 1136 464 0 0 false
s 1072 400 1136 400 0 1 false
w 1072 144 1072 208 0
w 1072 272 1072 208 0
w 1072 272 1072 400 0
w 1072 400 1072 464 0
w 1072 528 1072 464 0
w 1712 464 1712 512 0
w 1712 464 1712 288 0
w 1520 224 1520 400 0
w 1328 160 1328 336 0
w 1328 416 1328 592 0
w 1520 480 1520 592 0
368 1072 144 1072 112 1 0 VCC
368 1072 80 1072 48 1 0 VDC

Answer 1

ブレッドボードで140Vを扱おうとは、なかなかの勇者...いやまぁ、それなりに注意すればいいのですけれど。

FETをON/OFFさせるのは「ゲートの電圧」ではなくてあくまで「ゲートとソースの電位差」です。
もし、Uが141Vになるなら上段のFETは逆バイアスになってOFFするはずです(-136Vがゲート-ソースにかかったらまずFETが壊れそうな気もしますけれど)。

• 下段FETがONしてそのドレイン(≓上段FETのソース)がほぼ0V付近になったときに
• 上段FETのゲートに5Vを印加すると上段FETがONしかかってIdsが流れ始める
• Idsによって負荷の電圧降下分ソースの電位が上昇
• Vgsは下がって、
• Idsが減る
• とVgsは大きくなって
• Idsは増える

というループがVgs=(5-1.831)Vのところでバランスする、ということになっているのでは。

Comments

[thkana]

上段FETをON/OFFしたいのであれば「ハイサイドスイッチ」という言葉について調べてみるとよいかも知れません。

[xiwang8492]

一応141Vのラインは不要な基板に乗せるつもりです(流石に怖いのと、使っているFETが面実装用なもので)。
下段側は対GNDなので単純に5Vで行けて、上段側は対各端子なので高めの電圧(端子電圧+Vth辺り)にならざるを得ない感じですかね？

[thkana]

「不要な」基板とは...?

紹介した「ハイサイドスイッチ」について調べれば各端子の電位関係などについても書かれているかと思います。

[xiwang8492]

実務上、この手の回路自体は触る機会がありまして、業務内でそれらを利用の見込みです。
設計職ではないのであまり知らない分野ではあったので、
「ハイサイドスイッチ」など知れて助かりました！
普段からブートストラップコンデンサなどの用語レベルでは触れていましたが、
作り込みまで触れていかないといけませんね…