テキスト ボックス: 初歩の測定器活用、入門シリーズ
第1回目
直流電源 編
◎はじめに
趣味シュミ電子デンシ工作コウサク、または仕事シゴト製品セイヒン開発カイハツ製造セイゾウオコナ場合バアイ測定ソクテイ必要ヒツヨウなものです。
電子デンシ工作コウサクでも「テスタ」だけでは動作ドウサ確認カクニンムズカしいこともあり、各種カクシュ測定ソクテイ必要ヒツヨウになります。
そこで、測定ソクテイの「活用カツヨウ入門ニュウモンシリーズ」として各種カクシュ測定ソクテイ紹介ショウカイ使ツカカタ説明セツメイしていきたいと
オモいます。
ダイ1回目カイメとして電源デンゲン」について紹介ショウカイします。
なぜ、電源デンゲンが1回目カイメかといますと、機器キキ電源デンゲン電池デンチフクむ)がいと動作ドウサしません。
また、電源デンゲン貧弱ヒンジャクですと製作セイサクした機器キキ十分ジュウブン性能セイノウ機能キノウ発揮ハッキしないことと、安全面アンゼンメンからも
しっかりした電源デンゲン必要ヒツヨウです。
電源デンゲン方式ホウシキ
直流チョクリュウ電源デンゲンオオきく2つにけて、以下イカ方式ホウシキがあります。
・シリーズレギュレータ方式ホウシキ
ノイズがスクない
・スイッチングレギュレータ方式ホウシキ
変換ヘンカン効率コウリツ
小型コガタ軽量ケイリョウ可能カノウ
1,2にそれぞれの原理ゲンリシメします。
シリーズレギュレータは基準キジュン電圧デンアツモト出力シュツリョクVoutであるトランジスタのエミッタ電圧デンアツ
めています。これにより、コレクタ・エミッタカンには電位デンイショウじ、このブンネツになり
放熱ホウネツ必要ヒツヨウになります。
スイッチングレギュレータは入力ニュウリョクのVinをスイッチング(ON/OFF)し、このスイッチング出力シュツリョク
平滑ヘイカツしてDC(直流チョクリュウ)に変換ヘンカンします。この変換ヘンカン電圧デンアツ降下コウカする抵抗テイコウブン原理的ゲンリテキいので
シリーズレギュレータとクラべて、変換ヘンカン効率コウリツく、ダイ電流デンリュウ出力シュツリョクでも小型コガタ軽量ケイリョウ可能カノウです。
製品セイヒンレイ
アナログ回路カイロフクめた電子デンシ工作コウサクヨウとしてはノイズのスクない「シリーズレギュレータ方式ホウシキ」を
ススめします。写真シャシン1に製品セイヒンレイシメします。
C、Dは電圧デンアツ電流デンリュウをプログラミングするコウ精度セイドヒクノイズのDC電源デンゲンで、それ以外イガイはすべて
「シリーズレギュレータ方式ホウシキ」です。
@〜Fのオモ仕様シヨウ以下イカします。
販売ハンバイ終了シュウリョウまたは現行ゲンコウ機種キシュ表示ヒョウジは2009ネン12ガツ現在ゲンザイのものです。後継コウケイ機種キシュトウについては
カクメーカーの資料シリョウ参照サンショウネガいます。
電圧デンアツ電流デンリュウアタイ設定セッテイ範囲ハンイ最大値サイダイチシメしています。
用語ヨウゴ意味イミ
(CV/CC)
CVとは「テイ電圧デンアツ動作ドウサ」のことです。
3のようにCV動作ドウサでは負荷フカRLのアタイによらず、設定セッテイ電圧デンアツVoutになります。
つまり、「テイ電圧デンアツ」になり、一般的イッパンテキ電源デンゲン動作ドウサモードです。
CCとは「テイ電流デンリュウ動作ドウサ」のことで、4のように負荷フカRLのアタイによらず(出力シュツリョクショートもフクむ)、
設定セッテイ電流デンリュウIが一定イッテイになります。
(デュアル・トラッキング)
正負セイフ電圧デンアツ同時ドウジ可変カヘンできる機能キノウのことで、このような電源デンゲンを「デュアル・トラッキング・レギュレータ」
います。
オペアンプのプラスマイナス動作ドウサモチいる電源デンゲンです。
また、プラスとマイナスを単独タンドク電圧デンアツ設定セッテイ電流デンリュウ設定セッテイ出来デキ機能キノウもあります。
タトえば、+15Vと-5V)
市販シハンヒンのAは「デュアル・トラッキング機能キノウきで、正負セイフ単独タンドク設定セッテイ可能カノウです。
(プログラミング電源デンゲン
C、Dは電圧デンアツ電流デンリュウ設定セッテイを「プログラミング」するタイプで、コウ精度セイド設定セッテイすることが出来デキます。
この製品セイヒンレイでは、プログラミング確度カクド
電圧デンアツ 0.05%
電流デンリュウ 0.2%
となっており、ちょっとした「基準キジュン電圧デンアツ電流デンリュウゲン」としてもモチいることが出来デキます。
簡単カンタン使ツカカタ
写真シャシン2の「PMC18-1A」をレイにして簡単カンタン使ツカカタ説明セツメイします。
機種キシュにより、若干ジャッカン操作ソウサコトなるので注意チュウイ
手順テジュン1)
EのOUTPUTスイッチがOFFになっていることを確認カクニンして電源デンゲンをONします。
OUTPUTスイッチは出力シュツリョクを「ON/OFF」するためのものです。
手順テジュン2)
LIMITスイッチをしながら@の電圧デンアツ表示ヒョウジながら、CのVOLTAGEで電圧デンアツ設定セッテイします。
今度コンドはLIMITスイッチをしながら、Aの電流デンリュウ表示ヒョウジ希望キボウ電流デンリュウアタイ(CC)となるようにDのCURRENTを
調整チョウセイします。
ここでの電流デンリュウ設定セッテイアタイは「なんらかの原因ゲンイン負荷フカがショートした場合バアイ」の保護ホゴ目的モクテキとしています。
つまり、電流デンリュウ設定セッテイは「CC設定セッテイ」をオコナうので、このアタイ以上イジョウ電流デンリュウナガれた場合バアイ即時ソクジにCCアタイタモち、
回路カイロ負荷フカ)にCCアタイ以上イジョウナガしません。
トクに、「実験ジッケン基板キバントウ段階ダンカイでは、仕上シアがり(出来デキ)がワルいので、なんらかの原因ゲンイン基板キバンナイショート
こるもの」とカンガえたほうがいです。
タトえば、出力シュツリョク保護ホゴ出力シュツリョク電流デンリュウ制限セイゲン)が電源デンゲンモチいると、基板キバンナイでショートした場合バアイ基板キバン、IC
トウ破損ハソンするオソれがあります。
出力シュツリョク電流デンリュウ制限セイゲン機能キノウ(CC)がある電源デンゲンモチいれば、このようなトラブルをフセぐ(スクなくする)ことが出来デキます。
実験ジッケン段階ダンカイでは、それほどオオきな回路カイロ規模キボではありません。PICトウ小規模ショウキボマイコンをモチいた基板キバンでも
このような場合バアイ消費ショウヒ電流デンリュウはせいぜい「スウ10mA程度テイド」とオモわれます。
したがって、それほどオオきな電流デンリュウ容量ヨウリョウがある電源デンゲンモチいる必要ヒツヨウもありませんので、このような場合バアイ
CC設定セッテイアタイを100mA〜200mA程度テイドにしておけば、もしも基板キバンナイでショートしてもデバイストウ破損ハソン
フセいでくれることになります。
このように、「CC設定セッテイ」は基板キバンショートのトラブル回避カイヒにも役立ヤクダちます。
手順テジュン3)
OUTPUT端子タンシ負荷フカ基板キバントウ)を接続セツゾクし、OUTPUTスイッチをONします。
手順テジュン4)
負荷フカ電流デンリュウがCC設定セッテイナイであれば、「CV-LED」が点灯テントウし、テイ電圧デンアツ(CV)動作ドウサになります。
手順テジュン5)
もしも、負荷フカ電流デンリュウがCCアタイえれば、「CV-LED」は消灯ショウトウし、今度コンドは「CC-LED」が点灯テントウします。
つまり、CC動作ドウサになったということは、予期ヨキしない電流デンリュウナガれていることになり、基板キバンウエでなんらかの
故障コショウまたは設計セッケイミスということがかります。
この場合バアイ出力シュツリョク電圧デンアツ出力シュツリョク電流デンリュウアタイ負荷フカ抵抗テイコウ基板キバン)にオウじた電圧デンアツになっています。
また、負荷フカ電流デンリュウ減少ゲンショウし、CC設定セッテイアタイナイになればフタタび「CV-LED」が点灯テントウ、「CC-LED」が消灯ショウトウして
テイ電圧デンアツ動作ドウサ(モード)にモドります。
◎どのような機種キシュエラんだらいか
「アナログ表示ヒョウジ」か「デジタル表示ヒョウジ」かはコノみの問題モンダイですが、やはり、「デジタル表示ヒョウジ」は設定セッテイラクです。
趣味シュミとしての電子デンシ工作コウサク範囲ハンイナイであれば、今回コンカイ製品セイヒンレイ
@の「PA18-3A」
Eの「PMC18-1A」
のクラスがごろでおススめします。
必要ヒツヨウ電圧デンアツ電流デンリュウ
18V/1A〜3A
であれば十分ジュウブンオモいます。
上記ジョウキ@、Eの機種キシュ最大サイダイ電圧デンアツ設定セッテイが18Vですので、オモ電圧デンアツ「1.5V、3.3V、5V、6V・・・15Vトウ」で使用シヨウ
出来デキます。
このクラスの電源デンゲンはそれほど高価コウカなものではありません。新品シンピンでなくとも「中古チュウコヒン」が出回デマワって
いますから、このようなものを利用リヨウするのもいです。
オペアンプトウでプラスマイナス動作ドウサをする場合バアイは、今回コンカイ製品セイヒンレイAクラスになります。
@、Eを2ダイモチいればプラスマイナスの電源デンゲンツクることは可能カノウですが、やはり、専用センヨウのプラスマイナス電源デンゲン
使ツカ勝手ガッテいです。
いずれにしても、今回コンカイ製品セイヒンレイのように「CV/CC機能キノウ」のある電源デンゲンモチいることをおススめします。
このような電源デンゲンモチいることにより電子デンシ工作コウサクも「使ツカ勝手ガッテく、安全アンゼン電源デンゲン環境カンキョウ」になり、
タノしくなります。