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DC/DCコンバーターHT7730の裏技解析-1

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【2018/8/17の記事を参照されたい】
「DC/DCコンバーターHT7730の裏技解析-7(結論)」
http://jyougasaki-2.cocolog-nifty.com/blog/2018/08/dcdcht77307-6e8.html

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★HT77XXの設計者が意図しない使用方法が記載されています。
(Friendship 7さんのブログに触発されて実験してみました。
      http://eleclabyrinth.blog.fc2.com/blog-category-6.htmlt

★追加の試みを行いました。(2018/7/30)
DC/DCコンバーターHT7730の裏技解析-2 に書き込みました。

【基本技】HT77XXのマニュアルによれば、
Vout端子は出力電圧を発振制御回路にフィードバックするとされています。
出力のSBDのカソード側にVoutを結合し、出力電圧をモニターし、HT7730であれば3.0Vを出力します。

★定電流制御が必要なLEDの点灯時の問題
HT7733を利用して、Vf:3.0VのLEDに、0.3V電圧降下させる抵抗を直列に接続し、合計3.3Vで駆動しています。
LEDと抵抗の合計の両端の電圧が3.0Vに固定されているので、LEDの電流が増えようとすると、抵抗の両端の電圧が増加してLEDへ供給される電圧が低下して、定電流ではありませんがLEDの暴走は抑えられます。

001
[図1:基本回路]

【基本技のアレンジ】(Voutの入力は数MΩの高インピーダンス)
Voutへ3.0Vを供給すればよいので、出力電圧を適当な抵抗で分圧して3.0Vにすれば、3.0V以上の電源を作り出せる。
例:出力-3KΩ-●-30KΩ-接地
              ↓
           Voutへ
これで3.3Vの電源を作れます。この時3KΩの抵抗に並列に100~数100pFのコンデンサを入れると若干作動が安定し、効率がアップします。

消費電流が少なければ9V程度の電源も作れます。

【裏技】Vout端子の思わぬ機能

なぜかVout端子を0V近くにpull downすると、HT77はshut down する。
ということは、0V付近の電圧でHT77の 発振⇔停止 をアナログ的に制御できる可能性がある。

そこで手持ちのHT7730の、Voutの性能を試験してみた。

HT7730のLx端子へ220Ωの抵抗を介して3.0Vの電源から内部回路へ電力を供給する。
内部回路はこれだけの(間欠の数mA)の電力で機能している。
Voutへは50KΩの可変抵抗を介して各種の電圧を供給する。
その条件下でHT7730の発振の状況をオシロスコープでモニターする。
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V(Vout)   発振状況
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<0.58   停止
0.6→1.0  周波数は上昇。60→217KHz、duty≒50%
      (変換された電圧出力は上昇)
1.0→2.0  ほぼ不変(217KHz付近。効率は最大)
2.0→3.0  周波数は下降(PMF、onは2.8μsec一定。off timeが長くなる)
      (変換された電圧出力は下降)
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Voutが0.6→1.0Vでは、dutyが50%不変なので、出力電圧が変わるか、1.5Vを電源として、66μHのコイルを結合して電圧変換回路を組んで試してみた。
この条件では、Voutを0.6→1.0Vと変化させると出力電圧が上昇することを確認した。

(この際の変換効率は≒70%で、マニュアル通りの使い方と大差はありませんでした。)

よって、この端子へ0.6~1.0Vの負のフィードバックをかければ、HT77XXの設計電圧よりも低い電圧を、定電圧ないし定電流で出力できる可能性がある。

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[図2:HT7730を使った定電流電源]

やってみたら、うまく働いてくれました。

Voutに平滑コンデンサを結合しています。
無くても機能しますが、私は「有り」の方が好きです。

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ところで、Trのベースには0.6Vの電圧をかける必要があります。
電流検出に0.6V使われてしまうのはもったいない。
私はベース接地で、0.1V程度の変異する電圧をエミッタへ入力する方法を試みました。
うまくいきましたが回路が複雑になりました。

定電流素子(JFET:例、2SK65、2SK30)と抵抗を使って0.1V→0.6Vの電圧の嵩上げをやったところ、うまくいきました。
(もっと低い電圧では、感度が低下してうまくいきませんでした。)

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[図3:HT7730を使った定電流電源2。ケチケチ・バージョン]

ここではJFET 2SK65を、Idssが小さい(175μA)という理由で使っています。通販で購入しましたが、入手は難しいです。2SK30を用いる場合は、ソースとゲートを直結すると1.2mAの定電流素子になります、が、僅かだが電力が無駄になります。
上記ソースに数~10KΩの抵抗を介して、ゲートをアース側に結合すると約0.1mAの定電流素子になります。

電圧降下の抵抗を2.8KΩとすると≒0.5V一定の電降下をもたらし、0.1V→0.6Vへと変動する電圧を平行移動することができます。(回路図では2.2KΩ)
組み上げた回路の性能を測定してみた。
Book1
[これらの回路の定電流特性]
図2の回路の性能がとても良い。
図3は、電流検出量が 1/6.8 になったせいで感度が低下してしまった。
しかし、一定の電源電圧でLEDの端子にハンダごてを当てて加熱しても電流値は変わりませんでした。十分に機能しています。
また、2SC1815GR(hfe=350)を2SC2240GR(hfe=700)に交換しても性能はごく僅かしか改善しませんでした。
 
【蛇足】HT77の設計より高い電圧の定電圧電源を作り出すには、高電位を抵抗で分圧しての変動を拾います。

が、Trの場合に3V→0.6Vと感度が1/5に低下します。それでも十分機能するとは思いますが、私はMOS-FET(2SK1062:Vgth=2.5V)を制御素子として利用しています。これだと、抵抗による分圧でも3V→2.5Vと感度の低下が少ないですし、もしくは、定電流素子をアース側に入れて、変動する電位を下方へ平行移動することもできます。

【空想:HT7718なら】Voutが低い電圧で制御できるなら、こんな回路も考えられる。

Voutの制御電圧が1.8VのHT7718が使えれば面白いが、国内での入手方法は不明。なので机上の空論ですが。

Ht7718
[図4:HT7718を利用できるなら面白い(案)]

★追記【DC/DCコンバーターHT7730の裏技解析-3】に実際に試した回路を描いておきました。

Q1:小信号NPN_Tr
Q2:定電流素子。(例:0.175mA)
R3:0.1Vの電圧降下をもたらす抵抗。
R2:0.7Vの電圧降下をもたらす抵抗(例:4KΩ)
   Trの個性から微調整が必要
R1:適当、数K~10KΩ。

説明:Q1はベース接地増幅回路で、エミッタからの入力情報と同相の増幅された信号が、コレクタから出力される。
R3の両端の電圧が上昇するとQ1のコレクタの電位も上昇し、Voutが1.8Vを超えると発振周波数が低下し出力電圧が下がる。

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