どうも！リョクちゃです。

 

可変電源の製作をしたので、さらっと記事にしておきます。

何らかの参考になれば嬉しいです。

 

 

目的　

マイコンやモータ等を駆動させる際には、必要に応じて電圧の調整が必要になります。

必要に応じて電圧を調整できる可変電源装置の製作を目的としました。

 

回路図

とりあえず、こんなの作りました。

サンプル回路図をほぼ参考にしただけですが……。

 

ちなみに今回、放熱関係は割愛しています、すみません。

材料

 

No	回路図記号	部品名	規格・仕様
1	D1	ダイオード	1N4007
2	D2	ダイオード	1N4007
3	R1	抵抗	120[Ω] (酸化皮膜抵抗 1[W])
4	VR1	可変抵抗	5[kΩ]
5	C1	積層セラミックコンデンサ	0.1[uF]
6	C2	電解コンデンサ	10[uF]
7	C3	電解コンデンサ	1[uF]
8	IC1	三端子レギュレータ	LM317P
9	-	アルミケース	W×H×D 80mm×50mm×80mm
10	VCC	DC電源アダプタ	12～24V用

※電解コンデンサには極性があるので、配線をする際は気を付けてください。

 

出力電圧の計算式

 

三端子レギュレータの出力電圧公式は以下になります。(※三端子レギュレータの仕様図参照)

 

出力電圧の公式について、詳しく。

• Vin : 入力電圧端子
• Vout : 出力電圧端子
• ADJ : 可変(調整)端子
• Vref : 基準電圧(1.25[V])
• Iadj : 調整端子から出力される電流(50[uA])
• I1 : 定電流
• R1 : プログラム抵抗
• VR1 : 出力設定用抵抗

 

ここで、

 

1. 　基準電圧(電圧が一定)が1.25[V]
2. 　$定電流　I1 = \frac{Vref}{R1} で求めることができます。$
3. 　$VR1の両端にかかる電圧をVR’として、$
   　$VR’ = \frac{Vref }{ R1} × VR1 で求めることができます。$

 

$また、VR’は、I1 × VR1なので$
3.の式より、　

 

$VR’ = \frac{Vref}{R1} × VR1　(2.の式より、I1を変換)$

$VR’ × \frac{R1}{VR1} = \frac{Vref}{R1} × VR1 × \frac{R1}{VR1}$

$(両辺に\frac{R1}{VR1}をかける)$

$VR’ = Vref × \frac{VR1}{R1}$

 

$これより、Voutは$

$Vout = Vref + VR’$

$ = Vref + \frac{Vref}{R1} × VR1 (VR’を変換)$

$ = ( Vref + \frac{Vref}{R1} × VR1) × \frac{R1}{VR1}$

$ (両辺に\frac{R1}{VR1}をかける)$

$ = Vref × R1 + Vref × \frac{VR1}{R1}$

$ = Vref ( 1 + \frac{VR1}{R1})$

 

$厳密には、調整端子(ADJ)から印加されるIadj × VR1を加えるので$

\begin{equation}
Vout = Vref ( \frac{1 + VR1}{R1} ) + Iadj × VR1
\end{equation}

となります。
※回路図上、VR1になっています。

 

IADJに関しては、50[uA]と非常に値が小さいことから

計算時には(IADJ*VR1)を無視しても問題ありません。

 

よって、最終的に出力電圧の計算式は、以下のようになります。

 

例題

例 ) 　出力電圧が9[V]で抵抗R1が120[Ω]のとき、
　　　　VR1はどのような値に設定したらいいでしょうか？

 

$式(1)より、 $

$VR1 = R1 × \frac{( Vout – Vref)}{Vref} + ( R1 × Iadj)$

$= 120 × \frac{( 9 – 1.25)}{1.25} + ( 120 × ( 50 × 10^-6 ) )$

$= \frac{120 × 7.75}{1.25} + 0.006$

$= \frac{930}{1.256}$

$= 740.45 [Ω]$

$≒ 740 [Ω] $

 

よって、VR1を740[Ω]になるように調整すれば、9[V]が出力されます。

といった感じに 求めることができます。

 

24VまでのVR1の値を表にしてみた

ちなみに1～24Vまでの出力が欲しい場合のVR1の値を算出し、表にしてみました。

No	VR1[Ω]	Vout[V]
1	24	1.00
2	72	2.00
3	168	3.00
4	264	4.00
5	360	5.00
6	456	6.00
7	552	7.00
8	648	8.00
9	744	9.00
10	840	10.00
11	936	11.00
12	1032	12.00
13	1128	13.00
14	1224	14.00
15	1320	15.00
16	1416	16.00
17	1512	17.00
18	1608	18.00
19	1704	19.00
20	1800	20.00
21	1896	21.00
22	1992	22.00
23	2088	23.00
24	2184	24.00

 

VR1の調整は、テスターを使って調整すると視覚的にできるのでおススメです。

 

以上、サンプル回路を参考に作ってみた可変電源装置でした。

 

・電源回路設計・製作の参考になりそうな本です。