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Joule_thiefの検討(15) マルチバイブレーターの練習

【duty cycleとマルチバイブレーター(multi-vibrator)】
★2018/5/15に一部改訂した

電池電圧を昇圧してLEDを点灯する際に、MOS_FETを利用できれば効率が良い、のだが、制御する方法がわからなかった。
555を利用してduty cycleを制御できれば、と考えたが、なかなかうまくいかない。

今回、ファンクションジェネレーターを利用して、duty cycleを変えて昇圧させたところ、うまく制御できそうな感じがしてきた。
duty cycle 出力
  20%   0.55W
  30%   0.72W
  40%   0.97W
  50%   1.4W
変換効率はいずれも84%とかなり良好で、SBD(0.18V)やFET(0.081V)のloss分を加えると、100%に近い効率と言える。

555に変えて、duty cycleを簡単に変えられそうな発振回路をディスクリートで組んでみた。
手始めに、トランジスタを利用したものを作ってみた。

P_1
【Trを利用したマルチバイブレーター】
後で、制御回路を入れやすいようにPNPを用いた。
綺麗に発振してくれるが、maxは45KHzだった。もう少し周波数を上げたいが取り敢えずこれで、妥協することにした。
★【改訂】負荷抵抗を1.8KΩにしたところ、波形が改善され、また高周波での発振が安定した。

P_2
【MOS_FETを利用したマルチバイブレーター(1)】
チップFETを利用できれば、設置面積をコンパクトにできるのでFETの利用を試みた。
TrをFETに交換しただけでは発振しなかった。
ネットの情報を参考に、Siダイオード(信号用)を利用してFETにバイアスをかけてみたところ、うまく発振した。低周波では綺麗な方形波がみられたが、このFETの問題だとは思うが、高周波では方形波の形が乱れている(なまっている)。maxは43MHzだった。

【改訂】負荷抵抗を3.3KΩに減らし、かつバイアス用のダイオードを3個から4個(各FETは5個のダイオードに相当)に増やしたところ、波形が綺麗になった。

Mb_fet_1
【MOS_FETを利用したマルチバイブレーター(2)】
上の回路だと部品点数(ダイオード)が5個増える。検索した中で、面白い回路があったので利用してみた。
この場合も高周波では方形波の形が乱れている(なまっている)。maxは33MHzだった。
低周波なら綺麗に発振してくれる。
こちらの場合は時定数を決める150KΩの抵抗がアースから浮いているので制御が難しくなる。

【結論】
手持ちのFETでは高周波の波形が綺麗でない。メインのMOSFETのON_OFFの切れが悪くなる。今回はバイポーラーTrを利用することにした。
一方の150KΩの所に並列に、出力からのフィードバックがかかったトランジスタをかませばduty cycleを変えられる。

multi-vibrator

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