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011. 定電圧安定化電源 (3 WAY)

[ 初公開日:2013年8月4日 ]

 同時に3種類の電圧が取り出せる、オリジナルの3ウエイ定電圧安定化電源です。

 1系と2系については、オペアンプ用電源を意識した、24Vまでのプラスマイナスの同電圧が取り出せます。 また、 3系についてはロジック用の電源を意識していますが、それのみならず、マンガン/アルカリ電池や、 ニッカド/ニッケル水素電池の1〜12本分の直列電圧値、およびフリーで28V位まで自由に電圧を可変できます。

■ 回路図 ■

| 回路図 (PowerSupply.CE3) | ページトップ |

■ 回路図 (各電圧設定用スイッチ配線部分) ■

| 回路図 (PowerSupply_R.CE3) | ページトップ |

■ 出力電圧・電流 ■

系 統 出 力 電 圧 出力電流
1系 (+V1) +3V, +5V, +6V, +7V, +8V, +9V, +10V, +12V, +15V, +18V, +20V, +24V MAX 0.5A
2系 (-V2) -3V, -5V, -6V, -7V, -8V, -9V, -10V, -12V, -15V, -18V, -20V, -24V MAX 0.5A
3系
(+V3)
1.25V系 +1.25V, +2.5V, +3.75V, +5V, +6.25V, +7.5V, +8.75V, +10V, +11.25V, +12.5V, +13.75V, +15V MAX 1A
1.5V系 +1.5V, +3V, +4.5V, +6V, +7.5V, +9V, +10.5V, +12V, +13.5V, +15V, +16.5V, +18V
5V +5V
Free Free ( +1.25V 〜 +28.5V )

■ 電圧設定用抵抗の求め方 ■

(以下、NS社のデータシートから一部を抜粋)

動作時、LM317 は出力と調整端子との間に公称値 1.25V の基準電圧 VREF を発生する。この基準電圧は出力電圧設定用抵抗 R1 の 両端に発生し、非常に安定している。このとき、一定電流 I1 が出力電圧設定抵抗 R2 を通って流れ、次式の出力電圧を生じる。
調整端子からグランド方向に流れる電流 IADJ( 100μA )は誤差項に含まれているので、LM317 では IADJ が最小になるように、 また入力電圧の変化と負荷の変化に対して IADJ がほとんど変化しないように設計されている。

(抜粋以上)

前式は、実用上は次式でほぼ差し支えないことから、これから実際の抵抗値を求めてみる。

      R2 = ( VOUT / VREF - 1 ) x R1
例えば出力電圧 VOUT = 5V の場合、R1 = 120Ω とすると
      R2 = ( 5 / 1.25 - 1 ) x 120
        = 3 x 120
        = 360 Ω
となり、同様に各出力電圧 VOUT における電圧設定用抵抗 R2 を求めると、次のようになる。

 1系 (+V1)、2系 (-V2) の電圧設定用抵抗 R2    ( R1 = 120Ω )
出力電圧 VOUT (V) 電圧設定用抵抗 R2 (Ω) R2xx (Ω) 抵抗組合せ(Ω)
3 168 R201 = 168 68 + 100 直列
5 360 R202 = 192 82 + 110 直列
6 456 R203 = 96 160 // 240 並列
7 552 R204 = 96 160 // 240 並列
8 648 R205 = 96 160 // 240 並列
9 744 R206 = 96 160 // 240 並列
10 840 R207 = 96 160 // 240 並列
12 1032 R208 = 192 82 + 110 直列
15 1320 R209 = 288 68 + 220 直列
18 1608 R210 = 288 68 + 220 直列
20 1800 R211 = 192 82 + 110 直列
24 2184 R212 = 384 24 + 360 直列

 3系 (+V3) 1.25V系 の電圧設定用抵抗 R2    ( R1 = 120Ω )
出力電圧 VOUT (V) 電圧設定用抵抗 R2 (Ω) R2xx (Ω) 抵抗組合せ(Ω)
1.25 0 R201 = 0
2.5 120 R202 = 120
3.75 240 R203 = 120
5 360 R204 = 120
6.25 480 R205 = 120
7.5 600 R206 = 120
8.75 720 R207 = 120
10 840 R208 = 120
11.25 960 R209 = 120
12.5 1080 R210 = 120
13.75 1200 R211 = 120
15 1320 R212 = 120

 3系 (+V3) 1.5V系 の電圧設定用抵抗 R2    ( R1 = 120Ω )
出力電圧 VOUT (V) 電圧設定用抵抗 R2 (Ω) R2xx (Ω) 抵抗組合せ(Ω)
1.5 24 R201 = 24
3 168 R202 = 144 62 + 82 直列
4.5 312 R203 = 144 62 + 82 直列
6 456 R204 = 144 62 + 82 直列
7.5 600 R205 = 144 62 + 82 直列
9 744 R206 = 144 62 + 82 直列
10.5 888 R207 = 144 62 + 82 直列
12 1032 R208 = 144 62 + 82 直列
13.5 1176 R209 = 144 62 + 82 直列
15 1320 R210 = 144 62 + 82 直列
16.5 1464 R211 = 144 62 + 82 直列
18 1608 R212 = 144 62 + 82 直列

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■ ケース内部の様子 ■

タカチのプラスチックケース "SYH-150"
(W149 x H84 x D170 mm) が気に入って
組み込んだのであるが、 左写真のよう
にケース内にぎっしりと詰まってかなり
高密度実装となってしまった。
真上から見たところ
前斜め上から見たところ 後斜め上から見たところ
前斜め上から見たところ 後斜め上から見たところ
左斜め上から見たところ 右斜め上から見たところ

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■ プリント基板(1)パターン図 (部品面) ■

 プリント基板(1)は、ユニバーサル基板ではなく、エッチングして専用のプリント基板を作製しました。

既にケース内に組み込み済みの完成品
で、込み入った配線も終わっているため、
プリント基板の表裏の写真を撮るのは
かなり困難なためやめにした。

| プリント基板(1)パターン図 (部品面) (PowerSupplyPC.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(1)パターン図 (ハンダ面) ■

既にケース内に組み込み済みの完成品
で、込み入った配線も終わっているため、
プリント基板の表裏の写真を撮るのは
かなり困難なためやめにした。

| プリント基板(1)パターン図 (ハンダ面) (PowerSupplyPC1.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(2)パターン図 (部品面) ■

| プリント基板(2)パターン図 (部品面) (PowerSupply_R1PC.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(2)パターン図 (ハンダ面) ■

| プリント基板(2)パターン図 (ハンダ面) (PowerSupply_R1PC1.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(3)パターン図 (部品面) ■

| プリント基板(3)パターン図 (部品面) (PowerSupply_R2PC.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(3)パターン図 (ハンダ面) ■

| プリント基板(3)パターン図 (ハンダ面) (PowerSupply_R2PC1.CE3) | ページトップ |

■ 正面パネルレイアウト ■

■ 正面パネル (印刷用) ■




■ 裏面パネルレイアウト ■

■ 裏面パネル (印刷用) ■




| パネルレイアウト Excelファイル (PowerSupply.xls) | ページトップ |

■ ケース加工図 ■

 使用したケースは、"タカチ" の "SYH-150" プラスチックケースです。

| ケース加工図 (PowerSupplyCS.CE3) | ページトップ |

■ シャーシ(中板)加工図 ■

 ケース裏面と言えども、不規則に並ぶ部品取り付け用のビス頭をたくさん出したくなかったので、シールド、補強を兼ねてアルミ板をケース底に 敷きました。 トランス、プリント基板等の取り付けは、このアルミ板に対して行います。 その結果、下写真(下面)のように、部品取り付け用のビス頭は 隠れて見えずすっきりとしています。

| シャーシ(中板)加工図 (PowerSupplyCS2.CE3) | ページトップ |


正面 後面
下面

■ 使用部品表 ■

(主要部品: IC, トランジスタ等)

(データシート)
可変型3端子レギュレータ .................... NJM317
可変型3端子レギュレータ .................... LM337T
3端子レギュレータ .................... TA78M05S
3端子レギュレータ .................... TA78M12S
トランジスタ .................... 2SA1941

| 部品表 | Excel ファイル (PowerSupply_parts.xls) | ページトップ |

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初版:2006年12月11日、初公開:2013年8月4日、最終更新:2023年11月4日