ＬＭＣ５５５ 昇圧回路実験基板の製作
ポータブル機器の電源
電池駆動のＰＩＣ機器で、今まで単３電池６本からＡＶＲで＋５Ｖをと、
雑音の無い良質電源だが、かなりの無駄な事をしていました。
これを良質で無くとも良いので電池１～２本で行いたい
と言う事で、低電圧でも動作するＬＭＣ５５５を使用して昇圧実験してみる事に
参考文献
ＬＭＣ５５５データシート日本語版 National Semiconductor
1.5V電池白色LED投光キット マニュアル 秋月電子
電池駆動のＰＩＣ機器で、今まで単３電池６本からＡＶＲで＋５Ｖをと、
雑音の無い良質電源だが、かなりの無駄な事をしていました。
これを良質で無くとも良いので電池１～２本で行いたい
と言う事で、低電圧でも動作するＬＭＣ５５５を使用して昇圧実験してみる事に
参考文献
ＬＭＣ５５５データシート日本語版 National Semiconductor
1.5V電池白色LED投光キット マニュアル 秋月電子
↑ 実験基板回路図
↑ 実験基板結線図（秋月B2基板)
当局はユニバーサル基板の製作では、
必ず5mmの方眼紙を使用し、結線図を作成します。
基板製作時はこの図面に一番時間を掛けます。
もちろん、見直しも何度も行います。
これを間違えてると悲惨です・・・
例えD基板でも、この図面を作ってからはんだ付け作業を開始します。
ＬＭＣ５５５実験基板の製作
ブレッドボードでは、思い付きでいきなり実験できないので、(^_^;)
左記回路図の様な実験用基板を製作してみました。
やたらと但し書きが多い回路図ですが・・・
1.5Vから動作するパルス発生回路とチョッパ型昇圧回路
これらの超初歩的な実験するための基本回路構成としてみます。
内部パルスジェネレータにはCMOSタイプのタイマICであるLMC555を使用
このＩＣは１．５Ｖの低圧から動作するのでＦＢです。
発振用のコンデンサはターミナルによる外付け接続、
チョッパ回路のコイルも同様に外付け接続としました。
発振周波数或いはデューティーを可変可能としたい
その、可変のためのボリウムは外付けとしました。
ただし、発振周波数可変とデューティー可変は両立できません。
LMC555の出力電流はノーマル555より桁違いに少ない様です。
データシートではVDD=1.5Vでは1mA以下な感じで記載されています
チョッパ回路のTRは300mA以下の電流を流したいけど・・・
OUT端子の出力のみではパワーTRをドライブ出来ない様です
よって、チョッパ回路のTRはダーリントン接続でｈFEを稼いでいます。
また、NPN-NPNではVBEが高くなり、1.5Vでは動作しない恐れがあります
よって、NPN-PNP接続としました。
LMC555のコントロールピンも一部の実験ができるようにしてみました。
チョッパ回路の入力は外部パルスを注入する事も可能としました。
INPUT端子は１．５Ｖ～３Ｖを想定しています
本来はちゃんと計算を行い、コイルやパルスを決めるのでしょうけど・・・
当局のレベルではそんな交流回路の関数計算はできません。
そのためのカット＆トライのための実験基板を製作したつもりです。
何せ当局自体、LMC555を使用するのも昇圧回路を扱うのも初めてで、
かなり無駄や不足な部分あると思いますがスルーしてください・・・
もちろん、ブレッドボードで簡単な動作実験は製作前にしています。
部品はすべて秋月電子で入手できる物ばかりです。（2017年12月現在）
ブレッドボードでは、思い付きでいきなり実験できないので、(^_^;)
左記回路図の様な実験用基板を製作してみました。
やたらと但し書きが多い回路図ですが・・・
1.5Vから動作するパルス発生回路とチョッパ型昇圧回路
これらの超初歩的な実験するための基本回路構成としてみます。
内部パルスジェネレータにはCMOSタイプのタイマICであるLMC555を使用
このＩＣは１．５Ｖの低圧から動作するのでＦＢです。
発振用のコンデンサはターミナルによる外付け接続、
チョッパ回路のコイルも同様に外付け接続としました。
発振周波数或いはデューティーを可変可能としたい
その、可変のためのボリウムは外付けとしました。
ただし、発振周波数可変とデューティー可変は両立できません。
LMC555の出力電流はノーマル555より桁違いに少ない様です。
データシートではVDD=1.5Vでは1mA以下な感じで記載されています
チョッパ回路のTRは300mA以下の電流を流したいけど・・・
OUT端子の出力のみではパワーTRをドライブ出来ない様です
よって、チョッパ回路のTRはダーリントン接続でｈFEを稼いでいます。
また、NPN-NPNではVBEが高くなり、1.5Vでは動作しない恐れがあります
よって、NPN-PNP接続としました。
LMC555のコントロールピンも一部の実験ができるようにしてみました。
チョッパ回路の入力は外部パルスを注入する事も可能としました。
INPUT端子は１．５Ｖ～３Ｖを想定しています
本来はちゃんと計算を行い、コイルやパルスを決めるのでしょうけど・・・
当局のレベルではそんな交流回路の関数計算はできません。
そのためのカット＆トライのための実験基板を製作したつもりです。
何せ当局自体、LMC555を使用するのも昇圧回路を扱うのも初めてで、
かなり無駄や不足な部分あると思いますがスルーしてください・・・
もちろん、ブレッドボードで簡単な動作実験は製作前にしています。
部品はすべて秋月電子で入手できる物ばかりです。（2017年12月現在）
↑ 実験基板の各電極番号
説明文の参照用に、
各ジャンパ番号 JP1～JP9
ターミナル番号 TM1～TM4
以上の位置を示しています。
↑ 完成した実験基板
↑ 可変デューティーモード
Ｈ部分が最大値です
↑ 可変デューティーモード
概ね５０％位
↑ 可変デューティーモード
Ｈ部分が最小値
実験基板の基本操作方法
左記画像を参照して下さい。
（１）各ターミナルの接続
１）ＴＭ１（ターミナル１）
ここに入力電圧を入れます
２）ＴＭ２（ターミナル２）
ここから出力電圧を取り出します
負荷を接続して出力電圧および電流を測定します。
３）ＴＭ３（ターミナル３）
ここにチョッパ回路用のインダクタ コイルを接続します
４）ＴＭ４（ターミナル４）
ここにLMC555発振用コンデンサを接続します
VR1で発振周波数あるいはデューティーを変更できます。
外部パルス源を使用する場合は、何もしません。
（２）LMC555発生パルス 周波数＆デューティ設定方法
LMC555のスレッショルド、ディスチャージ、RA（データシート参照)
これらの組み合わせをJP1～JP4およびVR1で変更します。
もちろんTM4に発振用コンデンサの接続も必要です。
１）可変デューティーモード
下記のJP設定を行い、TM4にコンデンサを接続します。
JP1 JP2 JP3 JP4
OFF ON OFF ON
TM1に電源を接続します。.0.9V程度から発振を始めます。
VR1をHOT側（RA側、電源側）に回すとHの時間が少なくなります。
VR1をGND側に回すとHの時間が多くなります。
かなり広範囲に可変出来、電源電圧の影響が殆どありません。
因みに0.01uFのコンデンサで約10～11KHZの周波数での発振
5V以上では発振周波数はほとんど変化しません。
5V以下では徐々に周波数が下がり、1Vでは7KHZ位になります。
このモードの場合、周波数の変更方法はコンデンサのみです。
これらはTM2にインダクタ(L)は接続していない状態での事です。
注意点はチョッパ回路が動作状態および負荷が掛っている状態で
デューティーを約80%以上にすると、いきなり大電流が流れ、
2SA1020を破壊する可能性があります。
全体回路が動作状態で、ボリウムを無造作に弄るのは危険です。
供給電源のCC設定を500mA程度にしておくのが吉です。
２）可変周波数モード
下記のJP設定を行い、TM4にコンデンサを接続します。
JP1 JP2 JP3 JP4
ON OFF ON OFF
TM1に電源を接続します。0.9V程度から発振を始めます。
VR1をHOT側（RA側、電源側）に回すと発振周波数が高くなります。
VR1をGND側に回すと発振周波数が低くなります。
意外と広範囲に可変出来、電源電圧の影響はわずかです。
因みに0.01uFのコンデンサで約800HZ～43KHZでの可変発振です。
デューティーは約50%で固定となります。
電源電圧が高くなると発振周波数がわずかに高くなります。
このモードで負荷とインダクタの最適なパルス周波数が探れます。
（３）チョッパ回路入力パルス選択設定
LMC555による内部パルスと外部パルスの2入力となります。
JP5～JP7を切り替えて入力選択します。
１）内部パルス入力モード
下記のJP設定を行い、TM3に実験したいインダクタを接続します。
JP5 JP6 JP7
OFF ON OFF
TM1に電源を接続すると、LMC555が発振しパルスを送ってきます。
すると、TM2に電源電圧以上の直流電圧が発生します。
TM2を短絡すると大電流が流れ、コイルやダイオードが破壊されます
入力パルスが不足の場合は単に電源電圧がTM2に現れます。
電源電圧1.5Vでもドライブ不足と言う事ありませんが・・・
VR2は、ここではドライブ電力調整です。
２）外部パルス入力モード
このモードではVR2はチョッパ回路のバイアス調整となります。
TM4無接続、JP1～JP4 OFF等でLMC555は発振停止させます。
下記のJP設定を行い、TM3に実験したいインダクタを接続します。
JP5 JP6 JP7
ON OFF 外部パルス入力
JP7にオーディオ ジェネレータ(AG)等を接続。
VR2はGND側に回します。
TM1に電源を接続します。
VR2を徐々に回して、チョッパ回路の入力VBEを相殺します。
AG出力が大きい場合は、これらバイアス電圧は不要です。
その際は、JP5をOFFにして実験します。
AG出力を徐々に上げていきます。
すると、TM2に電源電圧以上の直流電圧が発生します。
TM2を短絡すると大電流が流れ、コイルやダイオードが破壊されます
入力パルスが不足の場合は単に低めの電源電圧がTM2に現れます。
バイアス調整時はTM3に電流計を接続した方が解り易いかも
（４）LMC555コントロール端子実験
コントロール端子はLMC555の内部コンパレータ入力に接続されてます
この端子をGND落とすと発振停止します。
JP8～JP9で操作し、通常は共にOFFです。
共にONにすると、VR3で設定された電圧でゆるく安定化します。
JP9はツェナーダイオードの接続でも良いと思います。
安定化動作時、オシロでLMC555の出力波形を観察すると、
あたかもパルスのH時間の長さが制御されているように見えます。
この制御が無いと、軽負荷時に結構な高電圧が発生しますし、
負荷が重くなるにつれ、急激に電圧降下します。
それらの十数V～数Vの乱上下を抑える事が出来ます。
安定化電源程の安定さは無いですが、結構有用です
左記画像を参照して下さい。
（１）各ターミナルの接続
１）ＴＭ１（ターミナル１）
ここに入力電圧を入れます
２）ＴＭ２（ターミナル２）
ここから出力電圧を取り出します
負荷を接続して出力電圧および電流を測定します。
３）ＴＭ３（ターミナル３）
ここにチョッパ回路用のインダクタ コイルを接続します
４）ＴＭ４（ターミナル４）
ここにLMC555発振用コンデンサを接続します
VR1で発振周波数あるいはデューティーを変更できます。
外部パルス源を使用する場合は、何もしません。
（２）LMC555発生パルス 周波数＆デューティ設定方法
LMC555のスレッショルド、ディスチャージ、RA（データシート参照)
これらの組み合わせをJP1～JP4およびVR1で変更します。
もちろんTM4に発振用コンデンサの接続も必要です。
１）可変デューティーモード
下記のJP設定を行い、TM4にコンデンサを接続します。
JP1 JP2 JP3 JP4
OFF ON OFF ON
TM1に電源を接続します。.0.9V程度から発振を始めます。
VR1をHOT側（RA側、電源側）に回すとHの時間が少なくなります。
VR1をGND側に回すとHの時間が多くなります。
かなり広範囲に可変出来、電源電圧の影響が殆どありません。
因みに0.01uFのコンデンサで約10～11KHZの周波数での発振
5V以上では発振周波数はほとんど変化しません。
5V以下では徐々に周波数が下がり、1Vでは7KHZ位になります。
このモードの場合、周波数の変更方法はコンデンサのみです。
これらはTM2にインダクタ(L)は接続していない状態での事です。
注意点はチョッパ回路が動作状態および負荷が掛っている状態で
デューティーを約80%以上にすると、いきなり大電流が流れ、
2SA1020を破壊する可能性があります。
全体回路が動作状態で、ボリウムを無造作に弄るのは危険です。
供給電源のCC設定を500mA程度にしておくのが吉です。
２）可変周波数モード
下記のJP設定を行い、TM4にコンデンサを接続します。
JP1 JP2 JP3 JP4
ON OFF ON OFF
TM1に電源を接続します。0.9V程度から発振を始めます。
VR1をHOT側（RA側、電源側）に回すと発振周波数が高くなります。
VR1をGND側に回すと発振周波数が低くなります。
意外と広範囲に可変出来、電源電圧の影響はわずかです。
因みに0.01uFのコンデンサで約800HZ～43KHZでの可変発振です。
デューティーは約50%で固定となります。
電源電圧が高くなると発振周波数がわずかに高くなります。
このモードで負荷とインダクタの最適なパルス周波数が探れます。
（３）チョッパ回路入力パルス選択設定
LMC555による内部パルスと外部パルスの2入力となります。
JP5～JP7を切り替えて入力選択します。
１）内部パルス入力モード
下記のJP設定を行い、TM3に実験したいインダクタを接続します。
JP5 JP6 JP7
OFF ON OFF
TM1に電源を接続すると、LMC555が発振しパルスを送ってきます。
すると、TM2に電源電圧以上の直流電圧が発生します。
TM2を短絡すると大電流が流れ、コイルやダイオードが破壊されます
入力パルスが不足の場合は単に電源電圧がTM2に現れます。
電源電圧1.5Vでもドライブ不足と言う事ありませんが・・・
VR2は、ここではドライブ電力調整です。
２）外部パルス入力モード
このモードではVR2はチョッパ回路のバイアス調整となります。
TM4無接続、JP1～JP4 OFF等でLMC555は発振停止させます。
下記のJP設定を行い、TM3に実験したいインダクタを接続します。
JP5 JP6 JP7
ON OFF 外部パルス入力
JP7にオーディオ ジェネレータ(AG)等を接続。
VR2はGND側に回します。
TM1に電源を接続します。
VR2を徐々に回して、チョッパ回路の入力VBEを相殺します。
AG出力が大きい場合は、これらバイアス電圧は不要です。
その際は、JP5をOFFにして実験します。
AG出力を徐々に上げていきます。
すると、TM2に電源電圧以上の直流電圧が発生します。
TM2を短絡すると大電流が流れ、コイルやダイオードが破壊されます
入力パルスが不足の場合は単に低めの電源電圧がTM2に現れます。
バイアス調整時はTM3に電流計を接続した方が解り易いかも
（４）LMC555コントロール端子実験
コントロール端子はLMC555の内部コンパレータ入力に接続されてます
この端子をGND落とすと発振停止します。
JP8～JP9で操作し、通常は共にOFFです。
共にONにすると、VR3で設定された電圧でゆるく安定化します。
JP9はツェナーダイオードの接続でも良いと思います。
安定化動作時、オシロでLMC555の出力波形を観察すると、
あたかもパルスのH時間の長さが制御されているように見えます。
この制御が無いと、軽負荷時に結構な高電圧が発生しますし、
負荷が重くなるにつれ、急激に電圧降下します。
それらの十数V～数Vの乱上下を抑える事が出来ます。
安定化電源程の安定さは無いですが、結構有用です
↑ 試運転中
とりあえず試運転
使用コンデンサ 0.002uF
使用コイル 350uH 秋月電子 SK-08MS-100YR 100回巻トロイダルコイル
TM2出力接続 電子負荷装置（当局内製作品）
100mAで電流制限を掛けている
デジタルマルチメータ TR-6843
実験基板設定
内部パルス入力モード
JP1 ON、JP2 OFF、JP3 ON、JP4 OFF
JP5 OFF、JP6 ON、JP7 オシロ接続（周波数カウンタ機能ON）
JP8～JP9 OFF
結果
TM1 入力 ３．０Ｖ
入力パルス 約１１０KHZ
TM2 出力電圧 約４Ｖ
出力電流 約１００ｍＡ
使用コンデンサ 0.002uF
使用コイル 350uH 秋月電子 SK-08MS-100YR 100回巻トロイダルコイル
TM2出力接続 電子負荷装置（当局内製作品）
100mAで電流制限を掛けている
デジタルマルチメータ TR-6843
実験基板設定
内部パルス入力モード
JP1 ON、JP2 OFF、JP3 ON、JP4 OFF
JP5 OFF、JP6 ON、JP7 オシロ接続（周波数カウンタ機能ON）
JP8～JP9 OFF
結果
TM1 入力 ３．０Ｖ
入力パルス 約１１０KHZ
TM2 出力電圧 約４Ｖ
出力電流 約１００ｍＡ
感想
NE555は、今や老人となった当局の子供時代にはすでに存在していた・・・
と言う驚異の長寿命ＩＣの様です。
試運転では３Ｖから５Ｖ１００ｍＡが取れれば良いなと思っていたが、
今一歩足りませんでした。
出力に接続した電子負荷は便利、抵抗で作った負荷はお払い箱となりました。
これが無いと実験がスムーズにできません。
いじっていて結構面白かったので、しばらく遊べそうです。
その中で、これぞと言う定数を見つけようかと思っています。
いずれ実験結果はまとめようかとは思っていますが・・・
NE555は、今や老人となった当局の子供時代にはすでに存在していた・・・
と言う驚異の長寿命ＩＣの様です。
試運転では３Ｖから５Ｖ１００ｍＡが取れれば良いなと思っていたが、
今一歩足りませんでした。
出力に接続した電子負荷は便利、抵抗で作った負荷はお払い箱となりました。
これが無いと実験がスムーズにできません。
いじっていて結構面白かったので、しばらく遊べそうです。
その中で、これぞと言う定数を見つけようかと思っています。
いずれ実験結果はまとめようかとは思っていますが・・・
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