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 DC4V定電圧電源

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 電池の持ちを伸ばす

 以前、ヒーター電流150mAの傍熱管3本を使ったレフレックススーパーを製作したことがあります。
 感度、音質は良好で、珍しく出来の良いラジオでした。
 製作記事は「傍熱管3球レフレックススーパー」としてアップしてあります。
 問題は電池の持ちです。
 電源は単3電池4本直列です。
 電池が新しい時は487mA程度の電流が流れます。
 電池が消耗し電圧3Vになっても微かに聞こえます。
 当該ページには電池電圧の変化を記録計でプロットしたデータが掲載されています。
 連続動作4時間で電池電圧3.5Vに低下し、この時点では実用的に聞こえましたが以後、急速に電圧が低下し 2〜3分で聞こえなくなりました。
 この回路は4V程度の定電圧電源で初期電流を抑えようとしたものです。
 ただし、入出力電圧差が小さく消費電流が小さくないと逆効果になります。
 結果として入出力電圧差0.1V以内、消費電流2〜4mAのものが出来ました。
 実際にはスペースの問題と、常時聴くラジオでは無いため採用しませんでした。
 事後になりますが回路だけでも残す事にします。


 回路図

回路図

 出力電圧はVRで可変出来ます。
 今回は4.2Vに設定してデータを取りました。
 電池電圧4.2V以下では定電圧電源としては機能しなくなりますが、そのまま使えます。
 その際は20mV程度の電圧降下と2mA程度の消費電流が加算されます。


 製作した電源

製作した電源 使用したラジオ ラジオ内部
製作した電源使用したラジオラジオ内部

 ラジオには製作した電源を収納するスペースが無く、今回は外付けで実験しました。
 付けるとしたら扉側ですが今回は実験に留めました。


 実験データ

実験データ

 電池電圧は単3電池4本を直列に接続した値ですが実験にはCVCC電源で設定しました。
 電池電流1は定電圧電源を介さず直接ラジオを動作させた時の消費電流です。
 ラジオ電圧は製作した定電圧電源を介した時のラジオ入力電圧です。
 電池電流2は定電圧電源を接続したときの消費電流です。
 アルカリ電池の無負荷解放6.4V(電池1本あたり1.6V)から放電終了電圧の3.6V(電池1本あたり0.9Vまで 測定しました。


 定電圧電源の出力電圧

定電圧電源の特性

 負荷としてラジオを接続し出力電圧を4.2Vに調整したときの入出力特性です。
 実験では4.4Vまでは定電圧電源として動作しています。
 それ以下では入力電圧の低下に追随して低下します。
 入力電圧から出力FETのチャンネル抵抗による電圧低下(入力電圧3.6Vで20mV程度)を引いた値になります。


 消費電流の比較

消費電流の比較

 ラジオを直接電源に接続した時、定電圧電源を介して接続したときの消費電流を比較しました。
 定電圧電源を通すと消費電流が減るので電池の電圧低下が遅れる筈です。
 音量は少し小さくなりますが十分、実用的な音量です。


 (参考)電池電圧の記録

電池電圧の記録

 以前、ラジオを製作した時、連続動作の電池電圧を記録したものです。
 4時間、3.5Vまでは実用的に聴くこと出来ましたが、その後、急速に電圧が下がり、数分で聴けなくなりました。
 3.0V辺りが限界ですが蚊の鳴くような音量です。
 定電圧電源を使用した場合の電圧のプロットは未だ行っていません。
 電池の持ちは電池自体に依存する割合が大きいので比較するには大きなコストと時間が掛かります。
 予想では30分〜1時間程度、動作時間が延びる程度だと思います。


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