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 2.8V 1A シャントレギュレータ

 スーパーキャパシタの過電圧保護

 以前、太陽電池とスーパーキャパシタを組み合わせて常夜灯を製作しました。
 スーパーキャパシタは耐圧が低いので4個を直列に接続しますが1個あたりの耐圧は3Vしかありません。
 4個のキャパシタに均等に電圧が掛かる保証は無いので各キャパシタに3V以上の電圧が掛からないような保護回路が必要に なります。
 現状の保護回路は3本のシリコンダイオードと1本のショットキダイオードを直列に接続した順方向電圧降下を利用 しています。
 2.0V程度から電流が流れ始め2.8Vで0.5A程度の流れます。
 切れが悪いので4本直列で8V位しか充電できません。
 ダイオードの順方向電圧はバラツキがあり調整出来ません。
 そこで以下の条件で保護回路を考えてみました。

 * 3Vを超えない電圧(2.8V程度)で1Aの電流が流せる。
 * 1Aの電流が流れる端子電圧は調整出来る様にする。
 * 電流が流れ始める電圧を上げる。


 回路図

スーパーキャパシタ保護回路

 回路図はスーパーキャパシタ1個分の保護回路でキャパシタに並列に接続します。
 NJM2825はシャントレギュレータでR7の値で出力電圧を調整出来ます。
 回路図の75KΩでは2V程度に設定されます。
 保護回路の端子間電圧は2VにR3による電圧降下とQ1のVbe電圧が加算されます。
 R3による電圧降下は保護回路に流れる出力電流で若干、変化しますが最大0.2V程度と予想します。
 Q1のVbeは0.6V程度ですがコレクタ電流、周囲温度により若干変化します。
 実験では端子間電圧2.6V程度で電流が流れ始め約2.8Vで1Aの電流が流れました。
 実験した日は11月中旬ですが冷凍庫で回路を冷やすと1Aの時の端子電圧が2.85Vになりました。
 真夏の高温時は実験出来ていませんが2.75V程度に収まると予想します。
 全ての条件下で端子電圧は2.55V〜2.85V程度に変化すると予想します。
 これは現在使っているダイオードの直列回路と比べて、かなり切れが良くなっています。
 出力トランジスタの許容損失は周囲温度25℃の時、放熱器無しで2Wですので抵抗で損失を分担します。
 保護回路が2.8V、1Aで動作すれば2.8Wの損失が発生しますが出力トランジスタに1.6W、R6に1.2Wを 分担させます。
 逆電圧は導通させます。
 尚、回路には電流を制限する機能はありません。
 今回の用途では短絡電流1A以下の太陽電池を使用します。


 NJM2825

NJM2825

 NJM2825は秋月電子で購入しましたがチップ部品ですので同じく秋月電子で購入した変換基板に実装しました。
 老眼には過酷な作業になります。


 実験回路

実験回路

 実験で動作は確認しましたが、まだ実際には組み込んでいません。


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