MQ R1技術解説第３弾！！今回はうちの電源の「蚤の心臓？」（インバータ）部にまつわる話だ。(^o^)丿ちょっと専門用語が出てくるけど頑張ってね！
最近ではよく耳にするインバータ。ノイズ源として結構 嫌われ者で、厄介もの扱いをされている。そこをほら！何とかするのが腕な訳でしょう)^o^(
うちのインバータ部には、IGBTというパワーデバイスを使用している。パワーデバイスにはこの他、バイポーラトランジスタ、MOS FETやもちろんSITというものが存在する。（他にもいっぱいあるけどね！）
MOS FETはゲートドライブの消費電力が非常に少ないという反面、大電力化が難しいとされている。（最近はパワーも随分取れるようになったけどね・・・）これに対し、IGBTはゲートがMOS構造であるうえに、出力段（コレクタ-エミッタ間）がバイポーラトランジスタ構造となっていることから、大電力型に向いていると言われている。（SITについては別な機会に！）
一方、スピードに関してはMOS FETに分があり、非常に高速なものが出てきている（数百KHzやMHz単位）が、その構造からドレイン-ソース間には、逆方向にダイオードが形成される。（MOS FETを製造する過程で、勝手にできる）
インバータを構成する場合、逆方向ダイオードはリカバリダイオードとして、回路動作に一役担うのだが、高速化が難しく、折角のMOS FETのハイスピードを上手く生かすことができず、インバータとして使用する際のネックとなる。（これもまた技術革新により、だいぶ高速化されてきた）
これに対し、IGBTの場合、リカバリダイオードは同一パッケージ内に後付けされることから、高速なダイオードを選択（あくまでもデバイスメーカが選ぶのだが・・・）することができる。
このリカバリダイオードのスピードの違いは、インバータ動作において、直接ノイズレベルに影響している。MQ R1試作の折、MOS FETバージョンも取り組んだが、やはりノイズレベルが大きくなることから、IGBTの採用に至った。MOS FETの技術革新も目覚しいことから、今後は立場が逆転するかも(>_<)
そう言えば、今回の試作はあんまりデバイス壊さなかったなぁー！（ジョンがる隊長じゃなくて、同僚が実験したからでしょう(>_<)あんたがやってりゃもっと壊してたよ！ ）電解コンと同じで、派手な壊れ方すんだけどなぁ～。でも昔、半導体研究所（仙台）いた頃、これまた同僚がモジュールタイプ（ごつくて壊そうと思っても壊れそうにないやつ）のパワーデバイス、派手にやったよなぁー。
「ド・ガァーン！」モジュールの糊付けが剥がれて、パッケージ丸ごと天井まで跳ね上がったよなぁー。他の研究生が何事かと人だかりができたよなぁ～。あー懐かしい。半研（半導体研究所）でのエピソードは、また今度ね！
また、他のノイズ対策として、スナバ回路※１定数をカット＆トライで決定し採用。パターンレイアウトにおいても、ループ面積を極力抑え、インバータに供給される直流電圧（約DC280V）ラインを対面させることで、浮遊容量※2を形成させ、外来ノイズの侵入や放射を防いでいる。また、その高周波スイッチングの影響から、表皮効果※3も発生するため、パターン面積を大きく、広くとっている。
大電力を扱うのにとても繊細なんだね！
MQ R1のインバータ出力は、PWM（パルス幅変調）制御されたパルス波形を確認することができ、出力電圧のピーク近傍では、その幅が広く、ゼロボルト付近は、狭くなるよう制御されている。
今後のデバイスの進歩により、更に高周波化に進むことは間違いないと考えている。ちょっと真面目すぎたかなぁ～(-_-;)
※1 サージ（スパイク）電圧を吸収する回路
※2 部品として存在しない、目に見えないコンデンサ
※3 高周波電流は導体の表面に集中する現象（よって導体の断面積が大きいよりも、細い線が何本も束になっている方が表皮効果に強い）