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2016年12月20日火曜日

±5V/+3.3V電源 ブレッドボードで実験 負電源三端子レギュレータは性能が出ない?

7905の出力電圧が低下した原因は、温度測定のためにカプトンテープでぐるぐる巻にしたのが原因だったようだ。熱がこもって性能がでなかった可能性がある。負電源の三端子レギュレータ(79xx)は正電源用(78xx)に比べて、温度に敏感なのかも?粘着力が強くてビタッと貼れるカプトンテープはどれがいいのか。(本物は高くて買えないけど)

ルネサスの「三端子レギュレータの使い方」というドキュメント新日本無線の「三端子レギュレータについて」というドキュメントを参考にした。

回路図


電池電源に限定すると電圧変動はほとんどなさそうなので、三端子レギュレータの入力側に入れていた電解コンデンサを取り除いた。

両電源のラッチダウン防止用のD5、D6をショットキーバリアダイオードに変更、OUTからINの逆電圧をバイパスするD3、D4を整流用ダイオードに変更した。

負電源の入力側に入れているC4の値を0.33uFから0.47uFのフィルムコンデンサに変更。新日本無線のドキュメントに


という図があって、理由がわからないが負電源側の値が2.2uFになっている。手持ちの2.2uFのフィルムコンデンサはサイズが大きすぎるので、0.47uFにしておいた。1.0uFの積セラに差し替えても違いはないようだが。

ブレッドボード配線図


7905にだけ放熱器をつけたり、はずしたりしてようすを見てみた。シリコングリスとうは塗っていない。負荷は100Ωの抵抗の場合と、100Ωを並列にした50Ωの場合を比較。

放熱器なし 無負荷 


項目 出力電圧(V)
7905 -5.02


放熱器なし 100Ω           


項目 出力電圧(V) 開始時 出力電圧(V) 5分経過 出力電圧(V)10分経過
7905 -4.95 -4.94 -4.95

放熱器あり 100Ω           


項目 出力電圧(V) 開始時 出力電圧(V) 5分経過 出力電圧(V)10分経過
7905 -5 -5.03 -5.02

放熱器なし 50Ω           


項目 出力電圧(V) 開始時 出力電圧(V) 5分経過 出力電圧(V)10分経過
7905 -4.82 -4.74 -4.84

放熱器あり 50Ω           

項目 出力電圧(V) 開始時 出力電圧(V) 5分経過 出力電圧(V)10分経過
7905 -5 -4.78 -4.78

無負荷のときは-5.02V出ているが、負荷が重くなると出力電圧が低下する。放熱器をつけると若干結果が良くなるようだ。同時に7805と3.3V LDOも計測したが、こちらは放熱器なしの状態で、それぞれ5.08V±0.01V、3.31V±0.01Vと安定している。

まだどこか間違えている可能性もあるが、負電源用の三端子レギュレータは特性があまり良くないのかも。

正電源用三端子レギュレータだけで両電源


ルネサスのドキュメントに載っていた回路図

おおもとの電源を2系統に分ければ、やはり正電源用だけでも両電源として使えるようだ。単3電池×6の9Vを2系統をおおもとの電源とする予定なので、正電源用三端子レギュレータだけでも両電源を構成できる。

正電源用の三端子レギュレータだけを使うと、9V×2を安定化せずにそのまま両電源として使うことができない。9V×2をそのまま両電源として使うと正側の-と負側の+をつないでGNDとするので、回路図の負電源側の三端子レギュレータのINとOUT(出力のGND)が短絡してしまっておかしなことになる。

う~ん(@@;

2016年12月19日月曜日

±5V/+3.3V電源 ブレッドボードで実験 負電源三端子レギュレータを使ってみる。

ベースマシン用の電源。Nucleoにも+5V、+3.3Vの電源がついているが、Nucleoの外部にいろいろつなげるので、強めの電源を考える。

回路図


おおもとの電源は単3×6の9Vの電池ボックスを2個。7805と7905で正負5Vに安定化する。+5Vを元に、3.3Vのロードロップ・レギュレータで3.3Vに安定化する。ポリスイッチやダイオードは逆接続、過電流に対する保護用で、過剰ぎみかもしれない。

ブレッドボード配線図





使用した三端子レギュレータは、JRC 7805A(7805)、TA79005S(7905)、TA48033S(3V3 LDO)

無負荷時とそれぞれ100Ωの負荷抵抗をつないで出力電圧を測定した。

無負荷時   
電源電圧 +8.73V -8.80V


デバイス 出力電圧(V) 電流(計算値)(mA)
7805 5.09 -
7905 -5.01 -
3V3LDO 3.32 -


100Ω負荷時       
電源電圧 +8.62V -8.73       


デバイス 出力電圧(V) 電流(計算値)(mA)
7805 5.11 51.1
7905 -4.7 -47
3V3LDO 3.35 33.5

100Ω負荷時(10分後)   
電源電圧 +8.62V -8.73   


デバイス 出力電圧(V) 電流(計算値)(mA)
7805 5.11 51.1
7905 -4.7 -47
3V3LDO 3.34 33.4

無負荷時には-5Vも-5.01V出力できているが、100Ωの負荷をかけると-4.7Vにまで低下してしまった。

この間、温度計を作ったので、7905の表面温度を測定してみた。カプトンテープの粘着力が弱いのでサーミスタの頭をぐるぐる巻にして固定した。



ログを見ると、スイッチON時26.6℃ スイッチOFF時(約10分後)32.0℃でひどく発熱しているという風でもない。

無負荷時は-5.01V出ているので、回路が大きく間違ってるとも思えない。7905ってこんなもんなんだろうか。

きっちり確認したわけではないが、ダイオードがいらんことしていることも考えられるのではずしてみてもかわらない。負電源側単体でも同様。オシロでACカップリングして出力を見てみたがそれほどおかしい感じでもなかった。

もう少し調べて見るか。

メモ:


自作の5V/3.3Vの安定化電源5V/3.3Vの安定化電源Ver.2 を2個使いして正負両電源として使えている。Ver.1は7805、Ver.2は5V LDOのNJM2396を使っている。

負電源用の7905がある理由って何?2系統の電池電源なら不要で、トランスのセンタータップからGNDを出した場合とうに必要になるのか(@@?