電子部品
【昇圧型DCDCコンバータ】
こんにちは、管理人のomoroyaです。
管理人がおすすめする電子部品のご紹介です。
Arduinoで遊んでいる場合、通常５V程度の電圧しか扱いません。
しかし、電子工作していると５V以上の電圧が欲しい場合が当然あります。
そんなとき、便利なのが昇圧型のDCDCコンバータ。
世の中では、「DCDCブーストステップアップ」「昇圧コンバータ」「スイッチングレギュレータ」などと呼ばれるものです。
昇圧型のDCDCコンバータと言っても、色々ありますし値段もピンキリ。
本記事で紹介するのは、Micro-USBを入力とすることができる昇圧型DCDCコンバータ。
Micro-USBを入力とできるため、家に転がっているスマホの充電器を入力として昇圧した電圧を取り出すことができます。
管理人が遊びや学習でよく利用する中華製の電子部品となります。
手軽に扱え、なおかつ安価！（1個あたり100円前後で購入可能）
1つ難点があるとすれば・・・
中華製電子部品全般に言えることがですが、仕様書がついてこない。
自分で部品名などを調べて探す必要があります。
管理人としては、それが面白かったりします・・・。
管理人が購入している昇圧型DCDCコンバータがこちら。
同じ製品ですが、値段が微妙に違います。
はじめに
昇圧型のDCDCコンバータって何？と興味がある場合はぜひ学習してみてください。
下記サイトは難しい式などでてこず、概念が分かりやすいので覗いてみてください。
より詳しく「DCDCコンバータ」について知りたい方はこちら。
簡単に説明しておきます。
モジュールで使用している電子部品は以下。
- 制御するためのスイッチ（MOSFETなど）
- ダイオード
- コイル
- コンデンサ
- 抵抗
で構成されます。
本記事で解説する、昇圧型DCDCコンバータも同じ構成です。
- 昇圧スイッチング電源IC（MT3608）
- ダイオード
- インダクタ：22μH
- コンデンサ：28μF（これは値が不確かです）
- 抵抗（FB電圧を取り出すためにある）
本記事で紹介する「昇圧型DCDCコンバータ」は上記電子部品を組み合わせたモジュールとなります。
原理をかなり簡単説明すると・・・
- コイルにエネルギーをためる。
- ためたエネルギーを電流として放出しコンデンサを充電する。
- １と２を繰り返す。
これだけです。
昇圧型DCDCコンバータ 回路図と仕様
モジュール化された昇圧型DCDCコンバータの回路図を見ていきます。
こちらが、購入した昇圧型DCDCコンバータ。
基板に実装されている電子部品から回路図をおこすと下図となります。
※基板上の部品と、ネットなどを調べて書き起こしたものです。
MT3608のデータシートは以下にPDFがあります。
https://prom-electric.ru/media/MT3608.pdf
- SWがONのときは図の青線のパス。
- SWがOFFのときは図の赤線のパス。
- 出力電圧の制御はFB端子に電圧をフィードバックして制御
となり昇圧する仕組みとなっています。
MT3608と思われるICの型番が途中までしか読めず・・・。
読めなくても、MT3608とわかっていたのでデータシートにはたどり着けましたが・・・。
中華製モジュール、仕様書があるともっと楽に使えるのにな～。
MT3068の電気特性を抜粋しておきます。
重要なところは、負荷電流に対する効率。
こちらはデータシートを確認いただきたいのですがだいだい
ざっくり～93％と考えておけばよいです。
※詳細はデータシートを確認ください。
スイッチング周波数と内蔵しているSW（MOSFET）の特性も抜粋。
| 項目 | 仕様（TYP値を記載） |
|---|---|
| Operating Input Voltage | 2V～24V |
| Switching Freauency | 1.2MHｚ |
| SW ON抵抗 | 80mΩ |
| SW Current Limit | 4A(VIN=5V、Duty cycle =50%) |
| SW Leakage | 1μA（VSW=20V) |
昇圧型DCDCコンバータ（モジュール）の仕様がこちら。
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 入力電圧 | 2V～24V |
| 出力電流 | 2A(推奨は1A） |
| 出力電圧 | 5V～28V（推奨26V以下） |
| 効率 | ～93% |
昇圧型DCDCコンバータ 動かしてみる
では、さっそく動かしてみましょう。
スマホなどの充電器で問題なく動かすことができます。
Micro USBを入力として使えるというのがとても便利で使いやすいです。
遊び学習にもってこないな昇圧型DCDCコンバータです。
出力負荷を何もつないでいない状態。
※出力電圧測定のためにテスターはつないでいます。
こちらが、出力12V。
こちらが、出力20V。
みのむしクリップがあると遊びやすいです！
おすすめは小サイズ。
電子部品を扱うのに大サイズはでかすぎて邪魔です！
大、中、小のセットを購入するのもあり。
変換効率について
出力電流の最大値は変換効率で決まります。
ざっくり計算してみましょう！
本記事のモジュールは入力電圧5Vで変換効率約90％程度と考えると。
※詳細はデータシートを見ること！
https://prom-electric.ru/media/MT3608.pdf
入力電圧5V、入力電流1Aの場合。
入力の電力は5W。
出力に供給できる電力は
5W×90%＝4.5W
よって、出力電圧を10Vにした場合の最大出力電流は
4.5W/10V=0.45A(450mA）
出力電圧を20Vにした場合の最大出力電流は
4.5W/20V=0.225(225mA)
電圧を上げれば上げるほど、最大出力電流は落ちることに注意してください。
まとめ
Micro USBを入力として使える、昇圧型DCDCコンバータは扱いやすく便利です。
ちょっと、5V以上の電圧がほしいなと思ったときに手っ取り早く昇圧した電圧を作ることができます。
Arduinoで電子回路を組んで遊ぶ時、電子部品の方に5V以上の電圧を与えたい時なども便利です。
安価なので、失敗して昇圧型DCDCコンバータを壊したとしても気になりません。
ぜひ、昇圧型DCDCコンバータで遊んでみてください。
最後に
疑問点、質問などありましたら気軽にコメントください。
この電子部品の解説をしてほしい！などなどなんでもOKです。
リンク切れ、間違いなどあればコメントいただけると助かります。
Arduino入門編、番外編、お役立ち情報などなどサイトマップで記事一覧をぜひご確認ください。
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