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電池で５Ｖの電子回路を動作させたい時、電流が２０ｍＡ程度なら００６Ｐ電池と３端子レギュレータが使えます。
３端子レギュレータに低ドロップアウトのものを使えば、電池電圧５．５Ｖ程度まで使用出来ます。
低ドロップアウトのレギュレータは、５．５Ｖ程度以下になると、自己消費電流が急増するものがあるので注意します。
マンガン電池の場合は、使い切ってしまうので、問題無いかもしれませんが、二次電池の場合は寿命が短くなります。
過放電しないうちに取り外して、充電する必要があります。
電流がもう少し欲しい時は単三電池を６本使います。
ニッケル水素電池を使う場合、市販の充電器は大抵、４本までしか充電出来ません。
そこで、６本専用の充電器を作ってみました。
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| 単三６本用充電器 |
ニッケル水素の単三電池を４本直列にした場合、充電直後は５Ｖ以上になります。
又、放電末期では４Ｖ程度になってしまいます。
これではチョークコイルを使う一般的な昇圧型や降圧型のスイッチングレギュレータは使えません。
このような時は、一次巻き線、二次巻き線のあるフライバックトランスを使えば、実現出来ます。
巻き数比で自由に出力電圧を設定出来るからです。
写真は電池４本から５Ｖ３５ｍＡを得る目的で製作した電源の外観と回路図です。
コンパレータにトランジスタを使ったりして、やや部品点数が多いですが、７５％程度の効率が得られました。
Ｅ Ｉ１６コアに一次側０．４ｍｍのウレタン線を１６回、二次側に０．２６ｍｍを４０回、巻きました。
発振周波数は１００ＫＨｚ程度にしました。
電池の逆接続の保護用にＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴを使用しています。
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| ゲートＩＣを使ったもの | 回路図 |
＊お詫び＊
不注意で、電池４本から９Ｖ３５ｍＡを取り出す回路と説明文を掲載してしまいました。
２年近く、間違いに気が付きませんでした。
間違いは、この回路だけで、以下の回路は５Ｖ用になっています。
この回路は２次側に巻き線のあるトランスを使っているので、簡単に５Ｖ用に変更出来ます。
すなわち
・トランスの２次側の巻き数を２４回程度にする。
・Ｒ１１の１５Ｋを６．８Ｋに変更する。
尚、Ｄ２の定電圧ダイオードは、万が一、過電圧が発生したとき出力を遮断するものですが、無くても構いません。
このままでも良いですし、もう少し電圧の低い物にしても構いません。
もう少し簡単にならないかと思い、タイマーＩＣとコンパレータを使ってみました。
写真はこの時の試作回路と回路図です。
Ｅ Ｉ２２コアに一次側０．６５ｍｍのウレタン線１０回、二次側に０．４ｍｍのウレタン線を１７回巻きました。
発振周波数は約５０ＫＨｚです。
入力電圧３．６Ｖ〜６．５Ｖ、負荷電流０〜５０ｍＡで、出力電圧４．９８〜５．０１Ｖに保つことが出来ます。
定格入力電圧（４．８Ｖ）、定格負荷（５０ｍＡ）での効率は６７％でした。
逆接続保護回路の電圧降下を減らし、回路定数を最適化すれば、効率７０％は達成出来ると思います。
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| タイマーＩＣを使ったもの | 回路図 |
入力電圧が出力電圧を跨ぐ場合でも、単純なチョークコイルで出力を安定化するＩＣがあります。
ＭＣ３４０６３は、かなり古くからあるＩＣで、昇圧にも、降圧にも、昇降圧にも使えます。
昇降圧に使う場合、内蔵のスイッチを昇圧に使い、外付けのスイッチを降圧に使います。
入力電圧と出力電圧を比較してスイッチを切り換えるのです。
ただし、回路的に電圧ロスとなる部分が多くなるので、効率は期待出来ません。
写真は試作回路で、外付けスイッチにＰＮＰトランジスタとＰチャンネルＭＯＳの２種類の回路を試しました。
入力４．８Ｖ、出力電流１００ｍＡの時の効率は２ＳＡ１３２９で７０％、２ＳＪ３７７で６５％でした。
外付けスイッチの選定で、効率が変わりそうです。（トランジスタが良くてＦＥＴが悪いと言う意味ではありません。）
負荷に５０Ωの抵抗を接続し、入力電圧を３．２Ｖ〜７Ｖに変化させたとき出力電圧は４．９９Ｖ〜５．０２Ｖでした。
尚、この試験は２ＳＡ１３２９で行いました。（ＭＯＳでは素子により、最低入力電圧が上がる可能性が有ります。）
ＭＯＳの場合、チャンネル抵抗が小さくゲートＯＮ電圧の小さなものを使います。
トランジスタの場合、蓄積時間の小さい電力スイッチング用を使い、ダーリントンのものは使えません。
部品は秋月の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータパーツセットのものを流用しました。
ただし、外付けスイッチやダイオードが不足するので、別途、用意します。
基板は、ユニバーサル基板であるので流用できます。
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| 昇降圧コンバータ | 回路図(2SA1329) | 回路図(2SJ377) |
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| ＭＡＸ８７９ | 試作回路 | 回路図 |
ＭＡＸ８７９も昇降圧コンバータです。
こちらは昇圧側のスイッチも降圧側のスイッチも内蔵されているので、外付け部品が少なくて済みます。
たまたま、秋月電子で売られていたので、購入してみました。
小型のパッケージですが、変換基板に実装され、８ＰＩＮのＤＩＰとして使用出来ます。
手持ちのトロイダルコアにホルマル線を巻いてチョークコイルを作り、動作させてみました。
負荷を５Ｖ１００ｍＡとし、入力電圧を４．８Ｖとしたときの入力電流は１３０ｍＡで、効率は８０％となります。
ただ、ＭＣ３４０６３に比べて、高速化されているため、ユニバーサル基板では安定に動作せず、使いづらい印象を
受けました。
入力電圧や負荷電流が変わると不安定になります。
回路図Ｃ４の６８０ＰＦは、値により、不安定になりますので、最適値がありそうです。
ただし、データシートでは、幅広い範囲が示されているだけで、最適値は示されていません。