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2010年5月11日 (火)

電源ICのはなし

電源用のICは
ポピュラーなシリーズレギュレターIC(3端子電源IC)には 78X?? シリーズで 例えば7808だったら 8V 1A 、 78M05 だったら 5V 0.5A 、78L05 だったら 5V 100mA、79X??シリーズだったら 7905で -5V 1Aタイプと結構各社共通仕様で互換性もあります。しかしながら、各社工夫をこらして、出力 ON/OFF端子があったり、Reset 出力があったりした便利なものもあります。
7805
ハード的には
通常の 78X?? シリーズは電力用のトランジスタに NPN タイプのトランジスターを使っており、いわゆるエミッタ出力となるため、出力トランジスタのベースを駆動するために供給する電圧は出力電圧よりもある程度高くする必要があります。通常仕様では最小入出力電位差が 2V 程度ですから、5V出力のICの場合最低7Vなので、通常余裕を見て8V程度に設計します。
2905
しかしながら入力電位差3Vで 1A使用とすると損失は 3W となり、放熱が必要となります。このような場合少しでも発熱を減らしたい時などにもっと少ない電位差で働くICが求められ、各社が製品化しています。NEC では uPC2905HF(1Aタイプ)などは 1Vで動作可能です。これは出力トランジスタに PNPタイプを使い、コレクタ出力として使うため最小 0.7V程度で動作します。
 大変便利なICですが、出力に47uF程度の大きな容量のコンデンサーを付けないと負荷条件によっては高い周波数で発振したりします。通常の電解コンデンサーでは低温で容量が減り発振したのでOSコンなどに変更して対策した経験があります。
 電圧を可変したい、固定電圧ICではない電圧がほしい時などは 317シリーズという可変タイプの3端子レギュレーターICもあります。NEC/RenesasではuPC317HFなど使用方法なども詳しいアプリケーションノートがあります。
海外ではナショナルセミコンダクター社のLM317、負電圧用の LM337などあります。
これら電源用ICは出力コンデンサなど大容量セラミックコンデンサーに対応して無く、発振してしまうものや比較的大きな容量のコンデンサが必要な場合があるので、使用方法の説明をきちんと確認するのが確実です。
 また、最近の新しいICでは「高周波PLL回路のしくみと設計法
」などでPLL回路に使用できる低ノイズの電源IC LT1761など使いやすそうなものも出てきましたので、最新情報を調べることも大事です。
ソフト的には
デジタル用の電源には効率の良いスイッチング電源が多用され、軽くて小型なものが増えています。しかしながらアナログの微小電圧を扱うような用途にはまだまだシリーズレギュレターが有用です。RFパワーアンプなどの製品はほとんど商用電源からパワー用の電圧を作るのにはスイッチング電源を使いますが、その電圧から5V程度の低い電圧を作るため、まず小型DC/DCコンバーターで8V程度に落とした後シリーズレギュレターで5Vを作ったりしています。コストと性能を考え、必要な箇所に最適な部品を選択するのも重要な点です。


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コメント

いつも勉強させて頂いておりありがとうございます。
ところで、三端子REGを電流ブーストしたい時にブーストTrをPNPとした場合のBE間抵抗の最適値はどう考えれば良いでしょうか?ご教授頂きたくお願いします。なお三端子Regは1A程度の物で出力可能電流を10Aなどと大幅に拡大したい場合です。

投稿: シンプル好き | 2012年12月14日 (金) 21時20分

抵抗の値は3端子が安定に動作する電流まで流してやる設定が必要な場合を考慮します。PNPトランジスタの電流増幅率に関係するので、大電流なので仮に電流増幅率を 50 とします。
出力に10A流しますので、ベースには 10A/50 = 0.2A 流す必要になります。
3端子に流す電流を 0.5A と設定すると、残り必要な電流は 0.5A-0.2A = 0.3A です。エミッタ-ベース電圧を 0.7V とすると抵抗に流す電流は0.7V÷ 0.3A = 2.3Ωとなります。78M05などで 500mA 品の場合、0.3A程度流せば良いなら、0.3-0.2=0.1A
0.7V ÷ 0.1A = 7Ω となります。

投稿: SUDOTECK | 2012年12月14日 (金) 22時58分

明快なご指導ありがとうございます。どうやら当方の思い込みで使用したR値がうまくなかった事が解りました。ちなみに手元で起こっている現象は最大負荷のままで電源ON時にブーストTrがON領域まで行ってしまい電流を供給できるものの電圧の抑制ができていない状態が発生しています。完全なミスでありました。
どうもありがとうございました。

投稿: シンプル好き | 2012年12月15日 (土) 09時09分

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