信頼性の高いDC電圧ブースタ回路の構築ステップバイステップガイド

DC電圧ブースタデバイス

出典：Flickr

低レベルの電気信号を大幅に高いレベルに改善するデバイスをお探しですか？ それなら、電圧ブースト回路デバイスを検討してください。例えば、DC電圧を1.5ボルトから3ボルト、または60ボルトから80ボルトに移動する場合、このデバイスが最適な選択肢となります。

最終的に、この電圧ブースタはDCベースの電子回路専用です。したがって、DC電圧を好みの電圧レベルに昇降圧するための理想的なオプションです。

ここでは、その動作原理、回路構築に必要なコンポーネントなどを詳しく説明します。

準備ができたら、始めましょう！

電圧ブースト回路設計

電圧ブースタ回路図

出典：Researchgate

このセットアップは、約（3〜9ボルト）の低電圧入力を受け取り、100〜200ボルトを生成するシンプルな回路です。

しかし、この回路を電源として使用できないことに注意することが重要です。なぜなら、電圧がコンデンサの両端にあるためです。その結果、負荷により電圧が急速に低下し、回路が衝撃を与えます。

この回路設計に必要なコンポーネントは以下の通りです：

• インダクタ/チョークコイル (L1) – 1個

インダクタコイル

• テープ – (1)

テープ

• パーフボード – (1)

パーフボード

• ブレッドボード – (1)

ブレッドボード

出典：Pixabay

• 2N6292 NPNパワーBJT (Q1) – 1個

2N6292 NPNパワーBJT

出典：Pixabay

• NE555 (U1) – 1個

NE555

出典：Wikimedia Commons

• ダイオード 1N4007 (D1) – 1個

ダイオード 1N4007

出典：Wikimedia Commons

抵抗

• 1KΩ (R1) – 1個
• 100Ω (R2) – 1個
• 1KΩ (R3) – 1個

コンデンサ

• 100µF 電解コンデンサ (C1) – 1個
• 10µF 電解コンデンサ (C2) – 1個
• 10µF 電解コンデンサ (C3) – 1個
• 2.5µF 電解コンデンサ (C4) – 1個

ステップ1 – 理論を理解する

興味深いことに、この電圧ブースタ回路設計には2つの回路があります。

最初は、ダイオード、コンデンサ、インダクタ、スイッチで構成されるブースト回路です。スイッチがインダクタの電流を急速に変化させると、それに跨って大きな電圧が発生します。

その結果、大きな電流が流れ、コンデンサが充電されます。しかし、ダイオードがコンデンサの放電を防ぎます。したがって、電圧は蓄積し続けます。

2つ目の回路はスイッチです。BJTパワートランジスタ2N6292と555タイマーを使用できます。555タイマーは方形波を生成し、トランジスタをオン/オフさせる機能を果たします。

ステップ2 – 回路コンポーネントを測定する

手元にチョークコイルがあれば、回路に役立ちます。しかし、使用する前にマルチメータで内部抵抗を測定してください。値は約120オームであるべきです。

あるいは、天井扇から高圧コンデンサを入手することもできます。

また、それは単相誘導モータ回路の一部です。

したがって、コンデンサは440V定格で、ダイオードは標準の1N4007のままです。

ステップ3 – パラメータを取得する

スイッチにはBC547トランジスタを使用できます。しかし、良好なスイッチング動作が得られない可能性があります。そのため、代わりに2N6292 NPNパワートランジスタを使用できます。結果として、方形波発生器には以下のパラメータが必要です：

• 周波数 – 4.85Hz
• Cb – 10µF
• デューティサイクル – 66.74%
• Ra – 1K
• Toff – 69.53ms
• Ca – 100µF
• Ton – 69.22ms
• Rb – 1K

チョークコイルを使用して高電圧を生成する場合、定格周波数が約50Hzであることを確認してください。しかし、高電圧が蓄積しない場合は、手動でオン/オフを切り替えてみてください。

これにより、約200Vの優れた高電圧が蓄積されるはずです。そして、555タイマーを手動切り替えの速度を模倣するように設定できます。

ステップ4 – ブレッドボード上に回路を構築する

まずブレッドボード上に回路をセットアップして、すべてが機能するか確認します。機能しない場合はトラブルシューティングできます。

多くの場合、故障はスイッチング回路から来る可能性があります。それが問題であれば、まずトランジスタを交換してください。その後、555タイマーの周波数を調整して、好みの高電圧が得られるまで調整します。

ステップ5 – 設計とはんだ付け

作業中は、コンポーネントを慎重にはんだ付けしてください。このステップではEagle CADを使用して詳細を修正できます。そうすれば、ジャンパーをどこに配置するかがわかります。はんだ付け中に画像を参照できます。

はんだ付け後、パーフボードをチョークコイルの上に置き、テープで固定します。次に、コンデンサもチョークコイルの上に置きます。そして、ネジでチョークにワイヤーを接続します。興味深いことに、回路の中心的な形状と重量はチョークコイルのみから来ています。

ステップ6 – 回路をテストする

マルチメータをセットアップして回路をテストできます。その際、電源の出力電圧を測定してみてください。次に、回路をオンにします。音が聞こえない場合は何かが間違っています。

しかし、振り子のような微かな音（チクタク）が聞こえる場合、チョークコイルが機能していることを示します。マルチメータを接続し、200Vに設定します。結果として、190V以上の出力電流が得られるはずです。

また、激しい変動が見られるかもしれませんが、電圧は高いままであるべきです。これにより、出力端子を短絡してコンデンサを放電できます。その結果、火花が見えるかもしれません。

電圧ブースト回路の用途

• 適応制御アプリケーション
• 自己調整電源
• 電子レンジ
• 照明システム
• ハイブリッド電気自動車
• ソーラー充電器
• スマートフォン
• ネオンサイン
• 高出力オーディオシステム
• 放送送信機

結びの言葉

電圧ブースタ回路の構築や設計はロケット科学ではありません。必要なコンポーネントを入手し、この記事で示した動作原理に従えば、すべて機能するはずです！ 電圧ブースト回路は以下の用途で使用できます：

また、DCコンバータはACトランスに相当することを指摘しておきます。さらに、一定の適応可能なターン比を持ちます。したがって、電圧源を同様に昇圧または降圧するトランスのように機能します。

さらに、DCブースタコンバータはスイッチングモードレギュレータとしても機能します。

プロジェクトに適した電圧ブースタの構築や入手でお困りですか？ お気軽にご連絡ください。