HT7750Aを使用したLED点滅の実験

１．概要

ステップアップDC-DCコンバータIC 「HT7750A」を使ってみました。

このICは入力電圧を昇圧するICです。(図1）

外付ツけ部品が少なく、その基本回路を

図2に示シメします。

今回使用したHT7750Aはパッケージが

TO92の3本足アシで、出力は+5V固定です。

図2のようにコンデンサ2個、ダイオード1個

コイル（インダクタ）1個で構成出来ます

応用としては、例えば、1.5Vの乾電池を

+5Vに変換してこれをセットの動作電圧

にすれば電池1本で5V動作

することが出来ます。

主な仕様を以下に記シルします。

・出力電圧誤差　±2.5%

・最大出力電流　200mA (Vin = 3V)

・効率　85% (typ)

最大出力が200mAなのは魅力的です。

データシートによれば入力電圧Vinが3Vであれば、200mAの最大出力および効率85%となっています。

詳細はデータシートを参照願います。

２．実験の目的

このICを使って3Vを5Vに昇圧することは簡単と思います。

そこで、1.5Vを5Vに昇圧した場合の実験をしてみました。入力電圧が低いほうが

効率が悪くなります。また、出力電圧も低くなってしまいます。

単3電池1本でどこまでこのICを使って動作するかの実験です。

予備知識チシキとして、前述の「効率」とは以下の意味です。

効率 = ( 出力電力 / 入力電力 ) × 100%

つまり、入力で消費された電力と出力で消費された電力の比です。例えば、入力電力が100mW、

出力電力が70mWであれば、効率は70%です。

図3で考カンガえてみます。出力Voutの消費電流を6mAとした場合、電力は P = V×I = 5×6mA=30mWです。

a ) のように効率が50%の場合のVin側の電力は30mWの2倍の60mWです。

この時の入力Vinの消費電流は I = P /V = 60mW / 1.5 = 40mA です。

これが b ) のように効率80%の場合はVinの消費電力は80%の逆数になりますので37.5mWとなり、

この時の入力Vinの消費電流は I = P /V = 37.5mW / 1.5 = 25mAとなります。

このように効率によって、Vin側で消費される電流が異なります。

図3

３．実験

図4に効率、出力電圧の測定回路を示します。

電子負荷は電子的に抵抗値を可変するもので、これによりVoutの出力電流を設定します。

電子負荷が無ナい場合は数ワットの定格カク電力の可変抵抗（ボリューム）でも良いです。

Vin側の電流測定は使用するデジタルマルチメータの電流レンジによる内部抵抗が高いと、

HT7750Aが起動しないかもしれません。今回はVinの電圧、電流はDC電源に内蔵のデジタル

表示を直読して測定しています。

●使用部品

コンデンサCin,Coはデータシートの指定は「タンタルコンデンサ」です。

今回の測定は一般的な「アルミ電解コンデンサ」（汎用品）を使用しています。

なるべく、特殊な部品を使用したくない理由によるものです。ちなみに、タンタルコンデンサを使用

すると出力Voutのリップル成分の中で高タカい周波数成分（数MHzオーダー）は極端に減少しました。

コイルおよびダイオードは重要な部品です。この選択により効率が異なります。

写真1に主な部品の外観を示します。

（コイル）

データシートで指定のコイルは入手が難しそうなので、手持ち部品の中からいくつか選んで

実験します。インダクタンスの指定は47μH～100μHですが、今回実験の部品の仕様を

以下に示シメします。なお、数値は実測値です。

表1

メーカー

型番

インダクタンス

直流抵抗

サガミエレク

RTP8010-220M-R

23μH

53.2mΩ

サガミエレク

7G14N-220M-RB

22μH

9.3mΩ

NECトーキン

SN12-500

124μH

28mΩ

NECトーキン

SN10-400

78μH

32.8mΩ

不明

RFC 47u

49μH

1.41Ω

RFC 47uは型番不明（一般的なマイクロインダクタ）

直流抵抗は低いものが望ましいです。一般的なマイクロインダクタは直流抵抗が高いです。

今回実験の不明型番もマイクロインダクタですが、直流抵抗値が1.41Ω(1410mΩ）で他のコイル

と比べると桁が異コトなります。他のコイルはすべてミリオーム単位です。

（ダイオード）

ダイオードはデータシートでは「ショットキバリアダイオード」の1N5817が指定です。

このダイオードは「オン・セミコンダクタ－製」で順方向電圧VFは0.45V(Io=1A)です。

手持ち部品の中からこの特性に近いものを選び、以下に使用したダイオードを示します。

参考として「一般整流ダイオード」の1N4007も実験してみましたが、このダイオードでは動作

しなかったのでデータは取っていません。

表2

メーカー

型番

順電圧VF

内容

日本インター

11EQS03L

0.45V(1A)

ショットキバリア

日本インター

11EQS04

0.55V(1A)

ショットキバリア

レクトロン

1N4007

1.1V(1A)

一般整流用

●実験結果

★1　効率

グラフ1、グラフ3に各出力シュツリョク電流における効率を示します。

ダイオードは「11EQS03L」とし、コイルを各種取り替カえて測定したものです。

コイルにより効率がかなり違うのが分かります。

型番不明のRFC 47uは40mA以上では効率が極端に悪くなりますので、このコイルは

使用不可と判断し、2mA-18mAのデータは残していません。

★2　出力電圧

出力電圧特性をグラフ2,4に示します。

★3　インダクタンスによる違い

同じコイルでインダクタンス値の違いについて実験しました。

手持ちのSN12シリーズがSN12500しかありませんでしたので、仕方なく、コイルの

巻き数スウを減らしてインダクタンスを小さくして実験しています。

実測124μHの巻きを少スクなくしたインダクタンス値および直流抵抗は以下のとおりです。

インダクタンス

直流抵抗

124μH

28mΩ

100μH

26.8mΩ

77μH

24.8mΩ

48μH

20mΩ

21μH

12.8mΩ

グラフ7,9に効率を、グラフ8,10に出力特性結果を示します。

★4　ダイオードによる違い

グラフ5,6にダイオードを交換した場合の効率および出力電圧を示します。

コイルは「RTP8010」です。

★5　Vin = 3V での実験データ

参考として、Vin = 3V での実験データをグラフ11,12に示します。

SN12500は1.5V実験の時にコイルの巻き数スウを減らして、元に修復不能

となったのでデータはありません。（実験の段取りが悪いです）

４．応用製作例

HT7750Aを応用した製作例として以下のものを製作しました。

（概要）

単3電池1本を電源としたLED点滅回路。

LEDを点滅する製作は特別なものではありませんが、1.5V動作で青色LED等の順方向電圧の

高いLEDを点滅（点灯）させようというものです。

青色LEDは順方向電圧が3V以上ですので、1.5Vでは動作しません。

また、最大の目的は古くなった乾電池の再利用です。

筆者は乾電池のチェックは図6のような市販の「乾電池チェッカー」

を用いています。LEDが3個で乾電池の電圧に応じて

点灯し、古くなったかを判断するものです。

緑色が点灯の場合は、「GOOD」で、黄色および赤色の順で

電池電圧が減少していることを表示する仕組みです。

乾電池の電圧測定は電池の種類により、負荷抵抗テイコウを決めて、

ある程度の負荷電流デンリュウが流れている状態で行います。

ちなみに、筆者所有の乾電池チェッカーの各色イロでの電圧を

測定すると、図6のとおりでした。

赤色の場合は電圧1.05Vですから、1.5Vに対して70%の

電圧です。これにより、赤色点灯の状態が電池寿命と

判断しています。（交換時期？）

（注意：乾電池チェッカーは機種により、負荷抵抗テイコウおよび寿命の判断レベルが異なる

かもしれません。図6は、あくまでも、参考値です）

このようにチェックして赤色が点灯した場合に電池寿命と判断しているわけですが、電池電圧が70%

近辺でも、これで動作するものを製作しようというわけです。

HT7750AはVinが1.2Vでも動作します。実験でも1.2Vおよび1.0Vでも動作しました。

ただし、これは出力電流が20mA以下のような小さい条件です。

したがって、電池が古くなっても、いかに、電池寿命が延びるかを考えた場合、電流を多く流ナガさない

ことです。

図6に製作回路を示します。

LEDの点滅は「無安定アンテイマルチバイブレータ」を応用オウヨウしたものです。

この回路は図7のように自動的にパルスを発生します。各コレクタの波形は逆になり、その周期は

抵抗とコンデンサの値により決まります。

今回のLED点滅はこの回路を応用し、コレクタにLEDを入れたものです。

つまり、コレクタが「L」の時にLEDが点灯します。

定数の求め方カタは次のようにします。

図7　定数の求め方カタ

図7のように、まず、必要なコレクタ電流

決めます。コレクタ電流によりLEDは発

しますので、使用するLEDで十分な明る

となる電流を決めます。

ここでは、LEDの電流（コレクタ電流）を

1mAとします。

抵抗R4は

R4 = (Vcc-VF) / Ic

です。ここで、VFはLEDの「順電圧」です

VFの値はLEDにより異なり、今回使用

「青のLED」では約2.66Vです。

したがって、

R4 = (5V - 2.66V ) / 1m

となり、E24系列の中から

R4 = 2.2KΩ

とします。R2はトランジスタが十分にONするための電流制限抵抗です。

必要なベース電流IBは

IB = Ic / hFE

です。hFEはトランジスタの「直流電流増幅率」で、この値はトランジスタにより異なり、

使用するトランジスタを2SC1815-Yとすれば、hFE = 120～240 です。設計は最悪値の hFE = 120

で計算します。

IB = Ic / hFE = 1mA / 120 ≒ 0.008mA

となり、マージン（設計余裕）を見て、この値より大きくなるようにします。

マージンを考慮して、必要なIBの5倍とすれば、IB = 0.008×5 = 0.04mAですから、R2は

R2 = (Vcc - VBE ) / IB = (5 - 0.65) / 0.04mA = 108.75KΩ

の計算結果です。これも、E24系列の中から

R2 = 100KΩ

としています。

コンデンサの値は

0.69×C×R

から計算しますが、最終的には点滅周期、時間は実測によりコンデンサ値を決定しました。

R1はLEDを接続しないので、この部分での消費電流を少なくする目的で、22Kにしています。

（R1の値を22KΩより高い抵抗値にすれば、さらに、LED-OFF時の消費ショウヒ電流が減少します）

図8に実測値を示します。

LEDは流す電流値により、順方向電圧VFが異なりますが、参考として表3にVFの実測結果を示します。

設計上は各電流デンリュウ値に対応するVFの値で細かく設計する必要はありません。

例えば、表3の青色LEDであれば、5mA以下での設計値は VF = 2.8V としても良いです。

表3　VFの値

（条件：周囲温度 Ta = 20℃）

青

白

ピンク

紫

電流値

BL304
2CA1A01

LLED-W501

LLED-F501

LLED-P501

0.5mA

2.6V

2.56V

2.57V

3.12V

1mA

2.66V

2.6V

2.62V

3.23V

2mA

2.73V

2.66V

2.67V

3.35V

3mA

2.78V

2.71V

3.43V

4mA

2.81V

2.76V

2.75V

3.48V

5mA

2.84V

2.8V

2.78V

3.53V

注意：VFはLEDの型番で異なります。

筆者の個人的な感想ですが、表3の各LEDを使用した場合、

・青と白シロは0.5mA流せば十分な明るさです。2mA以上流すと眩しくてLED正面を

　見られません。特に、白は強烈な明るさ。

白を使用して「夜間用ヨウの目印灯」にすれば面白いかもしれません。

・ピンクと紫を初めて見ましたが、不思議な感覚です。

製作例では上記の青色LEDを使用しました。

コイルは、今回は「RTP8010-220M-R」を使用しています。

この理由は、このコイルの場合、ユニバーサル基板にそのまま搭載できることと、小型だからです。

結局、消費電流は乾電池部で、

LED消灯時　2mA

LED点灯時 8mA

です。LED消灯時間が短いほど電池寿命は延びます。

★　実際に使用してみて

出来上がったものを実際に使用してみました。乾電池は新品では無く前記ゼンキの「乾電池チェッカー」で

「そろそろ交換時期？」の赤LEDが点灯する使用済スミのアルカリ電池です。

この電池をLED点滅基板で動作した電源ON直後の値は1.21Vでした。乾電池チェッカーでは赤LEDが

点灯する電圧は1.05Vです。この条件は乾電池チェッカー内部に乾電池への動作（消費）電流用として

抵抗を内蔵しています。この値は10Ωくらいで（機種により異なります）、この条件での乾電池電圧を

判断しています。したがって、LED点滅基板のように消費電流が数mAの場合は電圧値が高くなります。

実験は8時間の連続動作を行った後に16時間の停止（電源OFF)の繰り返カエしです。

連続動作のスタートと終了時に乾電池電圧を測定しました。

Voutは実験中では変化無ナく、5.004Vでした。このレポートでは合計56時間の範囲では

問題無く動作ドウサし、あと何時間（何日）電池が使えるか楽しみです。

★　部品表

表4に部品表ヒョウを示します。LEDは表4の型番を使用しましたが、好みのLEDで良いです。

スイッチはなんでも良く、無ナくても良いです。（電池をホルダーから抜けば電源OFFです）

電池ホルダーは「基板取付用」を使用しています。見本写真のように基板上ジョウにすべての部品が

収まり、電池ホルダーも固定されて良いです。

表4

部品番号

内容

メーカー

型番

備考

Cin

ケミコン

47μF

耐圧16V以上

ケミコン

22μF

耐圧16V以上

ケミコン

100μF

耐圧16V以上

ケミコン

10μF

耐圧16V以上

ダイオード

日本インター

11EQS03L

ショットキ

IC1

HOLTEK

HT7750A

インダクタ

サガミエレク

RTP8010-220M-R

LED1

LED

Φ3　青

Linkman

BL304B2CA1A01

好みのLEDで可

Q1,Q2

トランジスタ

東芝

2SC1815Y

抵抗

22K

カーボン

R2,R3

抵抗

100K

カーボン

抵抗

2.2K

カーボン

スイッチ

日開

SS-12SDP2

無くても可

XBATT

電池ホルダ

TAKACHI

MP-3-1PC

基板取付

PC1

基板

片面　ユニバーサル

サイズ 47×72