
写真 右の超小型DC可変安定化電源はスイッチング方式です。下の記事を参照くださいね
超小型の電子工作用ベンチDC可変安定化電源を作りました!(Part3 最終回)
3年ぶりに再開して、年初にようやく完了したこのプロジェクト
最後まで報告しないと、次のプロジェクトが始められないので、きちんとケジメをつけましょう!
回路図と、部品リスト、オシロで実動作解析を行って、ミッション・コンプリートにしたいですね。
まずは、回路図の説明と、部品リスト・入手先から
まずは、最終の回路図です。Bschで書き直しました。結構マメですね、トドお父さん。

【2017年11月追記】米Instructablesで回路図のD6, D9の向きが逆と指摘があったので回路図修正しました。
アメリカさん、さすが本場なのでDIY能力高いですね。
次に回路図の説明と部品リストの入手先ですね。(最後にBsch回路図の部品リストを添付しますね)
まず、AC入力部から説明します。

メインの整流回路です
ケースはLeadのRC3を使いました。 マルツで¥1380 もうひとまわり大きめのRC2だと3Aの
トランスも入って余裕がありそうです。
【リンク】
プラグ付きACコードは安いものでOKです。 マルツで¥180
【リンク】
ヒューズフォルダーはレトロなものを選びましょう。 サトーパーツ [F-4000-B] ¥180
【リンク】
トランスはTOYOZUMI の24V 2A トランス【2H242】 を使います。 マルツで¥2880
カホパーツにある、菅野のトランスは少しお高いですが、小型でおススメです。
【リンク】 外形写真はこちら正しいです。 【リンク】
電源スイッチは2連のスイッチを使います。 AC100Vをトランスに入力するとともに、同時に
電源LEDを点灯させます。 レバーが大型、動作が軽くてちょっとお高いものを、マルツで¥380
NKKスイッチズ 【M-2022 L/B】
電源のブリッジ整流器について、メインの整流器は
トランスの24V出力を、そのまブリッジ整流する場合と、半分の12Vのタップ出力で整流する場合と
2つの場合にスイッチで切り替えます。
低い電圧を出力する場合に、24Vで整流するとロスが大きくなって、出力トランジスタの損失が大きく
なってしまいます。
熱になるばかりです。 ひいては、環境に悪いですからね。
このスイッチは、ケースの裏側に付けています。 ミヤマ【M550】マルツで¥182
【リンク】
ブリッジ整流器はメインの24Vを整流する 新電元のDX15XB 800V 15A を使います。
かなり、オーバースペックですが、手持ち部品です。 マルツで整流用ダイオード【GBJ1504-BP】
400V 15Aでいいと思います。 ¥318
【リンク】
6Vタップを整流する5Vサブ電源用のブリッジダイオード、今回は手持ちのLT GBL406を使用。
マルツでは、整流用ダイオード【GBU4G-BP】 ¥210
【リンク】
出力平滑用のケミコンは2200uF 50V x2 (1個でもOKのようです。写真みたら1個ですた!)
アルミ電解コンデンサー 基板自立形 50V 2200μF【ESMH500VSN222MP25S】 \440 x2
【リンク】
これらを取り付けるラグ版 4P ¥60
【リンク】
出力ON/OFF用の2極双投 ミヤマ トグルスイッチ 双極 ON-ON【MS500FB】 ¥210
出力をON/OFFすると同時に、2色LEDの色を切り替えます。通常は緑、出力時は赤または青にします。
【リンク】
サブ電源 5Vを作るための3端子レギュレータ。 ここからは秋月電商 5V1A NJM7805FA ¥40
【リンク】
LED表示器は、地元のカホパーツで買いました。(値段は忘れました)
電源ON時のパイロットランプ、さきほどの出力ON/OFF 2色LED、それとオーバーカレント表示用の
赤LEDの3種が必要になります。
ここからは、メイン電源 DC電圧の制御部です。
前回のシミュレーションで説明した部分ですね。

【2017年11月追記】:こちらのD6とD9の向きも修正
結局、ブーストTr(ここでは2SC4278)のVbe約0.7Vとベースに直列にいれたダイオードの
Vf 約0.6Vをたして、約1.3Vで、LM317Tの最小出力電圧 1.25Vをキャンセルしようと
いう作戦にしました。 Vbe・Vfカーブとから、後述するフライホイール抵抗で無負荷時にも
電流を少し引いてやれば、負荷がかかっても、出力に与える変動は少ないと思われます。
点線でくくられた部分は将来的にブーストTrにサーミスタを付けて、温度が異常上昇した
際に出力を切断する、いわゆるサーマルシャットダウンを付けるための予備回路です。
(今回は実装せず)
基板の完成図です(テスト中)
24Vを整流した出力に繋いで、電流検出する0.1Ω抵抗 セメント5W、オーバスペックですが。¥30
2Wの酸金抵抗でもいいと思います。 P=IxIxR =2x2x0.1 = 0.4Wしかならないですからね。
【リンク】 【リンク2】
次はキモの電圧制御IC LM317Tです。動作については前回説明しましたね。1個 ¥50
【リンク】
LM317の出力をブーストするトランジスタですが、自分は手持ちの 2SC4278を使いました。
秋月では、この辺が使いやすいかもですね。 2SC2837 150V 10A ¥135
【リンク】 配線は熱収縮チューブ、ゴムブッシュ等をつかって保護しましょう。
放熱シートもお忘れなく 【リンク】
後ろです。SWもあり
それと必要なのは、裏に付ける放熱器です。 結構大型のものを使用しました。
放熱器(ヒートシンク)【34H115L70】 マルツで¥690
【リンク】
3個使用のダイオードは汎用 100V 1AでOKです。 0R8DU41(50本入) ¥100
【リンク】
中央のトランジスタは汎用のNPN。 秋月では 2SC1815でしょうか? パチもんで20個 ¥100
【リンク】
下の段で、U2は今回のキモ、リニアテクノロジーのLT6106です。秋月で¥210
【リンク】
ピッチ変換用の基板も必要です。1枚 ¥20 【リンク】
U3は電流制限用の制御をおこなう、コンパレータですね。 新日本無線 NJM2903 5個 ¥100
【リンク】
可変抵抗(ボリューム、POT)は、電圧荒調整用 10KΩと微調整用 500Ω、それと電流制限用の5KΩを使ってます。 1個 ¥40 x3
電圧調整用のVRは当初は基本回路通りR8を200Ωにして、5KΩにしていたのですが、それだとP=ExE/Rで計算すると、E=30Vですから P=0.18Wで可変抵抗が定格オーバー。(定格1/8W)
現在の定数でP=0.09WでなんとかOKです。 R8も200Ωから390Ωに変更します。
本当は下に示すポテンショメータが許容電力が大きいのでおススメですね。
【リンク】
ポテンショメータ10kΩ 1個を使うのもありですね。 その場合Ebayで購入します。$1.52 (約¥180)
多回転 10回転ですから、微調整用がいりません。(でも、くるくる回さんばいけません(爆))
【リンク】
あとは、出力部の回路の説明です。
アナログ電流計と、電圧計が今回のウリです。 レトロでアナログチックでいいですよね。

また、左側は出力保護用のポリスイッチ2.5Aです。 保護回路は入ってますが、フェールセーフですね。
若干直列抵抗が増すのが悩みですが。 いったん切れても冷えると復帰します。
りセッタブルヒューズ 2.5A REUF25 ¥30 【リンク】
中央の2.2KΩ 2Wは、前回 トランジスタのVbeとダイオードのVfが電流により可変するため、
レギュレーションが悪い問題を解析しました。 無負荷時にも2.2KΩで2.2V時に1mA、22V時に
10mA 流れますので、負荷が増えてもそれほどレギュレーションに影響しないためのフライホイール
抵抗になります。 (環境には悪いですがw) 酸金抵抗 3W 2.2KΩ ¥20
【リンク】
32Vアナログ電圧計(パネルメーター) ¥1000 50mmx50mm
【リンク】
3A アナログ電流計(パネルメーター) ¥1000 50mmx50mm
今回は 5Aのものを使ってますが、明らかにオーバーです。
【リンク】
出力端子(ターミナル) MB-126G ¥150 赤/黒 各一個。
【リンク】
上からレイアウトです。
ユニバーサル基板と基板に付ける端子も必要です。基板は適切な大きさに切って下さいね
【リンク1】 【リンク2】
さぁ、ここまでで今回使用した部品と回路の動作は分かりましたでしょうか?
最後に、レギュレーションと併せて問題になる、出力ノイズのレベルを検証してみましょう。
比較対象は前回 作った超小型DC安定化電源です。 こちらは、スイッチング型なので、
ノイズレベルが高くて、オーディオ用途には、今回 作りましたアナログ型の安定化電源には
かなわないはずですね。
現実はどうなっているんでしょうか?
どちらも12V出力時にオシロでAC結合して観測してみましょう。
それぞれ無負荷の時と、20Ω負荷 (約500mA)のとき。
ヤフオクで年末に買ったオシロが活躍します
【今回のアナログ電源】
まず無負荷にて、立ち上がりを観測
CH1(青)がトランスAC整流直後、CH2(シアン)がターミナル出力電圧 (安定化)です。
CH1 が5V/div(1ワク)で、35V。CH2が2V/divで12Vに予定通り(?)立ち上がってます。

AC結合で電圧レンジを拡大してリップルを観測 (CH1:CH2とも100mV/ div)
CH1(AC整流入力)は100mVp-pほどリップルが出ていますが、CH2(安定化出力)
にはほとんどリップルもノイズものっていませんね。

さぁ、次に500mA負荷をかけて、同様に立ち上がりを観測してみましょう
入力電圧のリップルが大きくなりました。

AC結合で電圧レンジを拡大してリップルを観測 (CH1を500mV/ divに変更)

こちらも CH1(AC整流後入力)は1.6Vp-pほどのひどいリップルが出ていますが、
CH2(安定化出力)には無負荷時同様ほとんどリップルもノイズものっていませんね。
思惑通りの動作で、トドお父さん、ちょっとドヤ顔です!
【前回作成のDC-DCスイッチング電源】
次に、前のプロジェクトで作ったDC-DCスイッチング電源ベースのDC可変安定化電源で
同様に実験をしていきましょう。
超小型の電子工作用ベンチDC可変電源を作りました!(Part3 最終回)
まず無負荷にて、立ち上がりを観測
CH1(青)がACアダプタ(16V)入力、CH2(シアン)がターミナル出力電圧 (安定化)です。
CH1 が5V/divで、16V。CH2が2V/divで12Vにこれも予定通り(?)立ち上がってます。
立ち上がりも早く、リップルも感じられませんね。
CH1のレンジが高い!
さぁ、次に500mA負荷をかけて、同様に立ち上がりを観測してみましょう。
CH1 CH2ともに2V/divに変更しましたよ。
CH1も2V/divに
おやおや、入力電圧と出力電圧にリップルが出て来ました。
アナログ電源と同様AC結合で電圧レンジを拡大してリップルのレベルを観測してみましょう。
(ノイズレベルに合わせて、CH1を1V/ div、CH2を200mV/divに変更)
ノイズが発生!
入力に1.2V程度のリップルが発生し、出力は400mVp-p のひどいノイズが発生
していますね。
これわ、ひどいですね。 もちろん高周波なのでプローブに直接飛び込む成分も
あるとは思いますが、オーディオなんかに使ったら大変なことになりそうです(爆)。
アナログ電源を作ってよかったな、って今頃ほくそ笑む変なオヤジです。
次は、デジタルアンプ LXA-OT3の電源につないで聴き比べをしましょうか!?
ステレオ誌2014年1月号付録デジアンLXA-OT3 (第三回電源OFF時のポップノイズ対策)
LM2596S って安くていいんですが、高周波発生マシーン(笑)ですね。
近くにアマ無線をやっている人がいたら怒られそうなレベルですw
これで、今回のプロジェクトはミッション・コンプリートです!
お疲れ様でした!3年がかりのこのプロジェクト、終ってほっとしました。
後半は仕事の業務報告みたいになってしましましたね、オヤジブログらしくなくてスミマセン
次は、止まっているプロジェクト家庭菜園の自動水やりシステムを再開しようと思っています。
GWの宿題です。 (いつも自分にプレッシャをかけていますねw)
それじゃ、おやすみなさい!
付録:【Bsch部品リスト】
