2012年12月10日月曜日

電源装置なるものを作ろうとした(上)

さて、次は使える物でも作ろうかと思います。多分、2~3回に分けてするとおもいます。
さてさて、電源装置とは如何なるものか?実験では欠かせない物です。わざわざ電池を使っていると、電池ボックス使ったり、配線が複雑で、電池が減ってくると、電圧も変化するし、コストパフォーマンスも悪いです(充電池を除く)。そこで、そんな色々な欠点を持った電池から、電源装置に変えてしまおう!!というわけです。
 まず、インターネットを見ているとよくあるパターンが、電源トランス→ブリッジダイオード→整流→シリーズレギュレータ→出力、、、となっているのが多いです。ちなみに、僕はよくあるパターンよりも、少し外れた物にしたいって思うのが現状です。前のコックウォルトン回路も少し違う感じで頑張りました。
 で、どうするん?て聞かれたらスイッチング電源→スイッチングレギュレータ→出力、、、てなわけです。
 前者のと、比べると、後者のほうが圧倒的に効率が良いんです。また、軽量化も望めます。
電源トランスは、殆どが鉄と銅の塊なんで、重いわけです。スイッチング電源は、半導体と、小型のトランスなので、重量は圧倒的にスイッチング電源の方が小さいわけです。
 また、シリーズレギュレータは電圧の変化を熱に変換するため、熱が出る分だけ、損失が発生しています。スイッチングレギュレータは、ここでは割愛させていただきます。(説明が長くなるため)
スイッチングレギュレータは、スイッチングの損失のみなので、発熱が小さく、効率がとても良いです。
 この様にみると、スイッチングの方が良さそうですが、決定的な欠点があります。それは、ノイズです。スイッチングの特性上、ノイズが多く発生しています。なので、ノイズ対策を如何にして頑張るかが問題になるわけです。
 さてさて、取り敢えず、ノイズは無視して作っていきます。ノイズ対策は出来てからする事にします。
 
これが必要な部品です。

 左上は、スイッチング電源です。24V7Aだったはずです。半固定抵抗を弄って30V出せるようにしています。何故なら、スイッチングレギュレータは出力と入力電圧が同じだと動作が不安定になるからです。
 その右にある3つ同じなのが並んでるのは、スイッチングレギュレータです。HPH12002Mを使いました。結構前に、新電元から発売中止になったものです。秋月には、最近はもう置いて無いらしいですが、大阪日本橋には、あるんです。代用品は、色んなやつがあります。回路を少し変更するだけで動きます。HRD12003などがデジットで売ってました。昇圧も可能なので、お勧めです。3A出力です。
HPH12002Mはデジットにて購入。2012年12月3日時点ではまだありました。今は知りません。1個200円でした。
 左下は、デジタル電圧計です。アナログでも全く問題ありません。 デジタルにした理由は電圧をアバウトでなく、細かく設定出来るようにするためです。
 その右は、基板、さらにその右は、ヴォリュームやコンデンサなどが落ちています。一番右下のは関係ありません。ただのストラップですw

 さて、その前に回路図です。データシートから引用しました。コンデンサの容量は適当ですw回路定数の間の容量なら問題ないはずです。
 電圧計は、出力側に並列に繋ぎます。
HPH12002Mは、並列に繋ぎます。ここで繋ぐのは、データシートで言う1番ピンと、3番ピンと、6番ピンだけです。5番ピンは順方向に、ダイオードを挟んで並列に繋ぎます。

用意したもの

HPH12002M×3
電解コンデンサ 50V1000μFⅹ2
可変抵抗 250kΩ×1
ツマミⅹ1
適当なケース×1
デジタル電圧計×1
レギュレータ 7805×1
ダイオード 耐圧100V2A×3
電源コード×1
ジョンソン端子 赤×1
ジョンソン端子 黒×1

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