実験用可変電圧電源 Ver 2 の製作 (2006/7/15 〜 7/21)

(Last update:09/8/29)


秋月キットの間違い部分を修正。TR4 の
E と C が回路図上もパターン上も逆。
今回はエポキシ接着剤を多用。
写真はスイッチング電源固定用に
L字金具を接着したもの。
最初の時点でのパワー
トランジスタの放熱環境。
ちょうどパワートランジスタが
筐体中心部にくることになる。
温度制御回路。温度センサ LM35DZ と
オペアンプ LM358 を使用し、
パワートランジスタのケース
温度が設定温度以上になると
ファンが回転するという仕掛け。
正面パネルの部品配置検討。
個人レベルの加工としてはかなり
ギリギリのスペース状況 ^^;
最終配線の状況。
(スイッチング電源側から)
制御基板側からの状況 一応完成。
0V 〜 16V / 2A で動作可能。
赤 LED はファン回転確認用
ケース背面。9V 電池ボックスが
かなりの面積を占めてしまい、これが
ヒートシンク設置を妨げる要因となった。
大電流を流すとすぐにファンが
動き出してしまう。これは
放熱環境を改善せねば。
パワートランジスタの放熱を改良。
電池ボックスを取り払い、ヒートシンクを
装着。ヒートシンクの向きは掟破りの
横倒し(爆)だが、背面側から
ファンで冷却して熱抵抗を下げる。
温度センサはパワートランジスタに
直に接着してある。
結局 9V 電池は中に格納 FAN コントローラ部回路図
電源 v2 回路図

 つい 1ヶ月ほど前に、電源を製作したものの、0V まで絞れる電源が欲しくなり、秋月のキットをベースにもう 1台電源を製作することにした。

 ベースとしたのは、秋月の旧実験用電源キット。変更点は、パワートランジスタを 1 つとして 3A MAX としたこと(もともとスイッチング電源が 2A 出力のため)したことである。ちなみにこの秋月のキットにはパワートランジスタを使用した旧版、パワー FET を使用した新版とも間違いがある(左写真参照)ので要注意である(ってか何故未だに直っていないのか不思議)。またこのキットの基板では LM723 付近にパスコンが無く発振し易くなっているようなので、基板裏にパスコンの定番、積層セラの 0.1μ を付けておいた。

 今回は見栄えがおあつらえ向きのリード社のケースを利用したが、このケースがかなりギリギリ(特に正面パネル)で、加工に苦労することとなった。また加工可能なのは正面、背面と中の仕切り板のみのため、今回はエポキシ系接着剤を多用。電圧計と電流計も表面にネジを出したくなかったのでエポキシ接着剤で固定することとした。

 今回の製作で一番苦労したのが実は放熱であった。利便性を考え、背面に電流計、電圧計用の 9V 電池ボックスを設置したのだが、これによって必然的にヒートシンクを外部に設置するスペースが無くなってしまうことになった。計算上は、最大で 18.5V x 2A で熱損失が 37W となり、通常はもっと低い熱損失になるため、まぁ大丈夫だろうとパワートランジスタは筐体内部に収納し、設定温度以上になったらファンで冷却することとした(が、これが失敗であった)。

 一応組み上げて動作させてみると、3V 500mA 程度(=熱損失 8W 弱)で、ファンを廻しているにもかかわらず少しずつパワートランジスタのケース温度が上昇してしまうことが発覚。これでは常用するには厳しいので、放熱環境の改善に取り組むこととなった。

 そこでケース背面の電池ボックスを撤去し、ヒートシンクを設置。都合上、ヒートシンクは掟破りの横倒しとしたが、電池ボックス用に開けてあった穴を利用し、ヒートシンク背面から温度制御したファンを廻すことで熱抵抗を下げることとした。

 この改善により、とりあえず放熱問題はほぼ解決。いずれにしても放熱を甘く見てはいけない、との重要な教訓を得た製作であった。



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