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10A級昇圧充電基板の製作-4

   NJM2360A (MC34063A)を使った10A級の昇圧コンバーターへの道程は松山市の零氏のご指導であっけなく達成されました。

Web上で検索しても参考資料は見当たらず、やはりデータシートの個々の意味を100%理解し、定数を決定する必要があり、私には簡単に設計できるスキルは持ち合わせておりませんでした。

設計要点を解説していただきました。詳細は省略させて頂きますが
要点1: 電流制限抵抗の決定
要点2: スイッチング周波数
要点3: 昇圧コイル
要点4: パワーFETドライバー
要点5: 入出力コンデンサー
要点6: パターン設計
以上の数値容量などを計算し設計しなければならないと言う事になります。
設計完了し試作テストが完了すればアマチュア的には実用可能となります。
商品的にはさらに2次試作し、安全性や長期テストなどステップを繰り返す。
私が2次試作3次試作をさせていただき、テストもさせて頂きます。

要点1:、要点2: は様々な要件を考慮し値を決定出来ますが、要点3:昇圧コイルは通常トロイダルコアを使われるのが一般的で、製作過程1,2の形状のもの(以下パッチンコア)を今回の回路に使われるのを見た事が無いと思います。

秋葉原のパーツ屋さんでも10A級のものは少なくしかもトロイダルコアのインダクタばかりです。
参照 http://www.tdk.co.jp/techmag/power/200902/index.htm
磁気飽和を少なくするにはコアギャップを設ける方法が解説されています。
そこで零氏がひらめいたのがコンバーター電源のノイズフィルターとして使われるコードを挟みパッチンと挟み込む分割形のコアです。
今回秋月電子で売られている中でLF-130Bを選択し手います。重さ130g結構重量があります。さらに大きなLF-190Bも有りますが巨大すぎます。
様々な要素から製作し、選択したのは分割コアにそれぞれ1.2mmエナメル線8T巻いた物で試作しました。ギャップも0ミリ~2mmのテストの結果、1mmギャップに決定しました。高温に耐える材料、接着剤を使います。私はガラスエポキシ基板1.2mmを砥石で削り1mmに手直しし、ジェル状瞬間接着剤を使いましたが2液混合のエポキシ接着剤の方が良いようです。画像は 零氏自作インダクタ12uH 200KHz 8t です。この昇圧コイルで10Aをクリアー。
koa01.jpgkoa04.jpg
koa03.jpgkoa05.jpg
 
koa00.jpg
4分割巻きをテストした。巻き始と終わりをそれぞれ2T巻きなおすだけと思っていましたが、リード線部が僅かに足りず、新たにコア接着したまま巻き直しました。 データは最後の表に。
koa003.jpg 

銅線ロスを考慮して2重巻き、3重巻きの考慮。磁気飽和についてはトロイダルコアの2段重ね3段重ねもあるようです。
トロイダルコアを2個使用し、1.4mm銅線2重巻き 
壊れた12V20Aスイッチング電源から取り出したインダクタ。1.4mmポリウレタン線2重巻き15tだったのを8tに減らしました。10Aはクリアできましたが激しくコア温度上昇した事と、コア鳴きがひどく耳が痛くなりました。 これは没。

4分割巻きのデータです。
変換効率は全域2%以上向上しました。10A域では5%以上伸びています。でも他に原因があったのかもしれません。それはアースラインを強化したり、部分的にランドやパターンを太くした為かも知れません。
特にシャント抵抗の電圧点の取り方で大幅に変化しし、データの信頼性が失われます。
入力電圧12.2V     出力電圧14.5V 出力電流プロット
コイル蜜巻きを4分割巻きに変更した   2013/01/05
入力電圧入力電流出力電圧出力電流効率      KHz     
12.100.1114.50.3188.44.7
12.000.3514.51.2293.915
12.000.6014.50201694.625
11.900.9714.503.1493.155
11.831.2214.54.1094.577
11.761.5314.505.0494.6115
11.711.8914.56.0594.4127
11.632.2514.507.0694.5175
11.592.6214.58.1094.5203
11.732.9614.59.0993.2159
11.323.3314.4010.1095.7270
11.303.8814.4011.5095.3338
10A連続時温度測定結果
コア内部62℃
コア表面50℃
出力コンデンサ61℃
SWダイオード57℃
ふぇT50℃
電流制限抵抗98℃(規格内)
コア鳴き全域で聞こえなかった。

| 10A級DCDC昇圧走行充電 | 20:54 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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