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zoom RSS 三端子レギュレータとセミコンパチのDC-DCコンバータ

<<   作成日時 : 2017/11/26 00:18  

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 まぁ、回路を組んでいれば、多少なりとも電圧変換をしなくてはいけない場面に遭遇する。供給元電源が商用電源だったりすると場合には安全性の問題も絡んできて、少々大掛かりになるので、アマチュア的にはACアダプタを使うのが普通だろう。問題はその先。だいたい供給電源っていうのは高めで、時にはリレーだのモータだのの都合で+12Vだ、+24Vだということになってきたりもする。
ここから先をどうするかだけど、

1)3端子レギュレータ
2)DC-DCコンバータ制御ICにLCRなどを外付けして製作
3)のDC-DCコンバータモジュール(基板タイプや、金属ケース入など)を使う

という手が一般的だろう。

1)の三端子レギュレータというのは非常に良く使われる。まぁ昔ながらの78xxシリーズ、たとえばTIさん(ナショセミさんも今やTIなのだなとしみじみしたり)のμA78シリーズなんていうものたち。
 なにせスイッチングノイズが無い・・・リプルも少ないというのは大きな利点だけど、やはり課題は発熱。当然のことながら、消費電流×電位差分はまるまる損失・・・すなわち発熱になってしまう。+5Vから+3.3Vに落すくらいなら、電位差1.7Vなので、多少流れてもなんとかなるけれど、電位差が大きくなってくるとそうもいかない。以前作成したPSoCボードなどは供給電圧が24Vということで、ここから+5Vに落すにしても電位差19Vもある。消費電流が100mAでも1.9Wになってしまうわけで、これでは結構なサイズの放熱板無しでは済まされない。
 そもそも、5Vで100mA・・0.5Wしか必要ないのに、24V側も100mA・・2.4Wも電力が必要ということだしで、とってももったいない。やはりこのあたりはズイッチング方式の方がずっと有利だ。

2)の、DC-DCコンバータ回路を自前で組む方法は三端子では済まない時には多分部品コスト面では一番有利だし、必要な容量や出力電圧などに応じて最適な設計もできるけど、使用するコイルはもちろん、細かな部品選定は意外と手間だし、レイアウトにも気を使う。このあたりは各半導体メーカさんもユーザがとんでもないことをしないか気にしているようで、デザインのガイドラインを出していることが多い。たとえばロームさんのサイトで降圧コンバータのPCBレイアウト手法なんていうドキュメントもある。

3)はお手軽ではるけれど、低背型にしたいというニーズが多いためか、意外と平べったく基板面積を食うものが多かったりするし、ピン配置が特殊だったりもする。

 という具合で、「入出力電位差が大きくて、消費電力は少しだけ、あまり電源回路に悩みたくない」という、小規模・小ロットな機器だと、どれも帯に短し襷に長し。それでも物は作らないといけないわけだ。
 先のPSoCボードを作っていた時もそんな状態だったのだけど、いろいろ検索していてふと頭に浮かんだのが、以前何かの用で目にしていた3端子レギュレータと同じピン配置でいける、3端子で小型なDC-DCコンバータ。
 存在は知っていたけど、さすがに値段もそれなりにするのだろうと思って改めて検索してみたら、意外とリーズナブル。そんな中で、、RECOM PowerさんのR-78E5.0-0.5というものを見つけて使ってみた。データシートの使い方を見ると一瞬Lがあるようだけど、これは単なるEMIフィルタ。
 売っているところはいろいろある(たとえばRSさんだとこんな感じ)ようなので、入手は容易だった。ピン配置やピンピッチなどが、TO-220などと共通になっているというのが面白いところで、少しだけ奥行きに余裕があれば、今3端子を浸かっているところにそのまま差し替えてつかうこともできる。外観はこんな感じだ。
画像


 ちなみに、普通の三端子だとこんな感じなので、奥行きが増えてはいるけど、そもそもTO-220がそんなに幅のあるものでもないので、意外とコンパクトだし、ユニバーサル基板で使う時もお役立ちである。

画像


 実際、24Vをかけて連続運転してみたけど、発熱は格段に少ない。
 この手の3端子スイッチングレギュレータ、以前はもう少し数が少なかった気がするのだけど、今は結構ある。たとえば、RSコンポーネンツさんのスイッチングレギュレータのページあたりから辿っていってみても結構な種類があるようだ。

 出番は少ないかもしれないけど、他の物の発注の時に良く使いそうな電圧のものを紛れ込ませて部品箱に1,2個放り込んでおいたり、すぐに買わないまでも「こういうものがある」と頭に入れておくくらいでも幸せになれる日が来るかもしれない。

 オンボード電源についての参考資料は、半導体メーカさんも色々出しているけど、CQ出版さんの、http://www.hanmoto.com/bd/isbn/9784789841337の、「改訂 オンボード電源の設計と活用 」などもあるようだ。ご参考まで。

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